城市轨道交通的发展能够缓解城市交通拥堵和改善城市空气质量,由于城轨车辆站与站之间路程短,启动频繁,在启动和制动的过程中会消耗掉大量的能量同时会释放出大量的能量,如果将城轨列车制动过程中释放的能量收集起来供启动时候利用,则会节省大量的电能。首先,结合城市轨道交通列车启动与制动的特点,选择双向DC/DC变换器作为储能回馈制动系统变流器主电路的拓扑结构,并且对城轨列车在制动过程中释放的能量进行研究,将列车所具有的初始动能减去制动过程中与铁轨之间摩擦力所做的功作为城轨列车在制动过程中所产生的能量,由此来计算储能系统容量大小。其次,将储能系统和双向DC/DC变流器作为一个系统,采用状态空间平均法对系统进行建模,推导了数学模型,控制系统采用电压外环、电流内环的双闭环经典PI控制,并且在MATLAB/SIMULIK的环境下对系统搭建仿真模型,来模拟仿真储能装置在充电和放电的状态下控制效果。最后将超级电容储能系统模型、牵引变电所模型、列车模型结合起来,构成城轨列车超级电容储能回馈系统。采用控制电机的运转方式来模拟城市轨道车辆的启动和制动,来观察在有储能回馈系统和无储能回馈系统状态下,列车在不同工况对供电网电压的影响。本论文结合城轨列车启动和制动过程对供电网电压影响和再生制动方式能量转换率较低的特点,采用超级电容储能装置将列车制动时产生的能量收集起来供列车启动时利用,这样弥补了列车启动造成供电网电压的降低和制动造成供电网电压的升高,又避免了再生制动受限于供电网电压的升高而造成的再生制动系统利用率不高的缺点。