城市地铁因其载客量大、运行速度快、污染小、安全和准点等优点发展迅速,其耗电量占城市用电的比例逐渐增加,那么其频繁制动所产生的再生制动能量就会相当可观,合理回收利用这部分能量在国内外城市地铁系统中具有重要意义,因此,研究回收再生制动能量的逆变能量回馈方案具有较大价值。本论文以开发地铁系统中能量回馈器为研究目标,主要包括以下内容:首先,推导出能量回馈器,即并网逆变器的数学模型,并依据其两相旋转d-q坐标系下的数学模型给出其矢量控制策略,对其中关键的电流环和电压环进行详细的介绍,包括传递函数的推导和PI参数的整定。另外对该系统的关键技术进行了原理讲解、仿真和实验分析,包括自适应电网电压锁相环技术、SVPWM调制策略的数字实现和过调制处理办法、载波移相技术和孤岛检测技术。然后,对能量回馈器的主电路拓扑进行介绍,并给出了主电路中的功率器件的选型和计算的过程,以及其控制系统的硬件框架;在此基础上,详细介绍了基于TI TMS320F28335微处理器进行的单元控制系统的软件设计,包含微控制器和开发环境的介绍、单元控制系统的主程序的设计、主中断程序设计、交流量采样程序设计、PI控制器的程序设计、一阶低通滤波器数字实现和IGBT过流保护处理程序等。最后,在MATLAB/Simulink仿真软件中构建了地铁系统用能量回馈器的仿真模型,仿真分析了启动回馈、电网电压同步和载波移相前后并网电流总谐波畸变率等技术指标,为开发样机提供了良好的理论参考价值。通过搭建对拖测试平台对本论文开发的样机进行了实验测试,包括启动回馈性能、稳态回馈时并网电流的功率因数、总谐波畸变率THD,实验结果显示本论文设计的样机已基本实现了功能,并达到了大部分技术指标,满足了用户的初步需求。