随着城市化进程的加快和城市人口的快速增长,城市轨道交通已经变得越来越重要了。在城市轨道交通系统的运营费用中,列车运行的能耗费用所占比例最高,也最引人关注,。如何降低车辆运行能耗,提高电能的利用效率,是人们普遍关心的一个重要课题。根据统计显示,列车的牵引制动能耗占列车运行能耗的90%,辅助系统的能耗仅占10%。为了降低牵引制动能耗,工程界正在尝试使用超级电容等能量管理设备,将车辆制动时反馈回的电能加以存储,在牵引加速时再释放出来以供给正在加速的车辆使用。此外,合适的能量管理设备可以抑制由于列车启动和制动引起电压的波动,保持电网电压的平稳性,从而提高供电质量。本文在对超级电容特性和双向DC/DC变换器拓扑结构分析的基础上,针对城市轨道交通车辆的应用需求,重点研究了双向Buck-Boost变换器,设计了一种适合于车载超级电容能量管理系统的双向DC/DC变换器,并进行了工程验证。本文首先讨论了车载能量管理系统的积极意义,对常见的储能方式进行了分析,重点对超级电容的特性、串联均压问题和充电策略进行了论述,并提出双向DC/DC变换器的研究需求。其次,在对非隔离型和隔离型双向DC/DC变换器的拓扑进行分析比较的基础上,选择了适用于车载超级电容能量管理系统的双向Buck-Boost变换器,并进行了工作原理、PWM发生方式和空间状态模型的详细分析。然后结合工程实际的需要,进行了功率电路、控制电路和控制软件的设计。最后利用试验样机进行超级电容充放电试验,验证了理论分析和工程设计的正确性。