城轨交通具有准时准点、运载量大和绿色环保等优点,近些年来得到突飞猛进地发展,列车在采用电气制动减速或停车时,电机工作在发电状态,将列车的动能转化为电能,回馈到直流母线,较之能耗电阻,储能系统能将列车制动能量进行存储,并在列车牵引时再次利用。由于列车惯性较大,其电气制动所回馈的能量具有在短时间内总量大、功率高的特点,因此研究功率型储能元件超级电容与能量型储能元件锂离子电池组成混合储能回馈系统具有现实意义。课题运用自动控制理论,对用于混合储能型能量回馈系统的控制策略进行研究。课题首先对含混合储能的城轨交通供电系统各组成部分的特性进行详细分析,并分别建立其等效电路模型,对用于混合储能系统的双向Buck/Boost变换器进行小信号建模,结合广州地铁4号线实际参数,同时考虑发车间隔与双边供电对列车消耗和回馈能量的影响,对地面式混合储能系统容量进行合理配置。在此基础上,利用MATLAB/SIMULINK搭建地面式混合储能系统控制策略仿真平台,对采用一阶低通滤波功率分配法的双闭环混合储能系统控制策略进行仿真,结合仿真结果,分析了电压外环阈值控制在混合储能系统充电阶段快速性不足的原因,提出以空载电压为参考的变增益控制方法,进而加强系统动态响应能力;同时针对滤波分配法在需求功率衰减阶段会使混合储能系统内部出现功率循环的问题,提出改进型滤波分配法,提高混合储能系统容量的利用率,降低系统损耗,延长储能元件使用寿命,并通过对比仿真初步验证了所提控制策略的优越性。为更好地研究地面式混合储能型能量回馈系统控制策略,基于实验室现有条件设计和搭建了额定功率为300W的混合储能型能量回馈系统实验平台,以TMS320F28335作为核心控制器对所提出控制策略进行了实验验证,进一步证明所提控制策略的合理性与优越性。