近年来我国以高速、重载为代表的电气化铁路得到快速发展,运行的高速动车组和大功率机车采用交直交传动方式。电气化铁路交流传动列车通过对其变流器进行控制,可以采用再生制动方式将制动能量经过牵引供电网反馈到电力系统,具有显著的节能意义。由于铁路馈送到电力系统的电能存在负序、谐波等电能质量问题,电力部门对再生制动能量采用"反送正计"的收费方式,实际上并没有提高铁路系统的经济运行。为此,本文拟研究一种采用交直交变流技术的装置,将再生制动能量从25kV接触网上馈送至铁路10kV电力贯通线路,实现再生制动能量由铁路系统自身消纳的方式,以达到再生制动能量经济利用的目的。本文首先介绍了既有的再生制动能量回收方案,包括储能型和回馈型,通过其工作原理、技术优势和经济性等比较研究,分析每种方案优缺点。针对回馈型存在的"反送正计"问题,本文研究了两种再生电能回馈装置(独立站点型和级联型)以使电能不直接反馈回牵引供电网。对这两种方式进行了详细的分析与比较,讨论了这两种方式的优缺点。重点研究独立站点型电能回馈装置,该装置能将送到接触网的再生电能经交直交变换直接送到铁路10kV电力贯通线路,负责铁道沿途的车站信号、通信、照明、检修设备等的供电。本文进一步详细分析了独立站点型再生制动能量回馈装置主电路的结构与工作原理,检测系统根据接触网上电能的功率方向判断出列车处于再生制动工况,装置将反馈回25kV接触网的再生制动单相交流电经变压器降压为800V,再整流为1500V的直流电,经三相带LCL滤波器的逆变器逆变后升压到10kV的三相交流电,最后接入到10kV电力贯通线。整流器采用交流电流内环和直流电压外环的双闭环控制策略,逆变器采用电容电流和网侧电感电流组成的双电流环控制策略。论文最后为了验证装置主电路设计的可行性,利用MATLAB/Simulink工具搭建仿真模型,根据计算参数对主电路各个环节功能进行仿真分析。仿真结果表明所研究的装置主电路以及控制策略可以满足要求。在理论及仿真分析的基础上,搭建模型实验样机,测试结果验证了设计可行性。