地铁有运载量大、快速、高效、节省土地等诸多优点是解决大城市交通问题的首选。传统地铁车辆采用车上制动电阻消耗再生制动能量,不仅造成能量浪费,同时大量热量散到空气中,增加了环境温度。近年来,取消车上制动电阻,在地面采用电容储能或逆变回馈型装置将再生制动能量再利用方案开始在实际中应用。本文结合兰州轨道交通一号线地铁综合节能减排课题,开展两方面的研究工作:其一、地面能量回馈装置与车上过压吸收单元相互配合的研究;其二、采用地面逆变能馈方式的综合经济效益研究。主要内容如下:机车启动及制动过程仿真分析。建立结合供电系统和牵引传动系统的数学模型,牵引传动系统采用矢量控制,包含速度闭环、磁链闭环、转子磁链等子系统。在Matlab/Simulink环境中建立了系统仿真模型,通过仿真分析了地铁在不同工况下牵引网上电压的变化情况。逆变回馈型吸收方式与过压吸收单元配合研究。该部分先对能馈变流器的主电路参数和控制进行设计,交流侧采用LC滤波器,逆变回馈型采用电网电压前馈的双环PI控制。成都轨道交通十号线的测试性结果验证了设计良好的性能。随后对吸收电阻参数和控制算法进行了探讨,过压吸收单元采用PI控制,过压吸收电阻参数根据空气制动延时时间来设置。最后,建立含供电系统、车辆及再生制动能量回馈的系统仿真模型,分析了逆变回馈装置与过电压吸收单元的配合情况,讨论了列车制动功率和线路阻抗对二者配合的影响。能馈系统节能仿真分析。结合兰州轨道交通一号线的具体线路情况,建立了含牵引供电系统、线路、车辆负载及地面能馈变流系统仿真模型,通过仿真分析了在线路坡道及线路曲线影响下的再生制动能量的大小及其变化特征,为下一步的综合经济分析提供依据。综合经济效益分析。从再生能馈变流器吸收能量、制动电阻的通风功耗、车辆减重所减少的牵引功耗、车辆成本及再生能馈变流器可以夜间兼做无功补偿等几个方面对兰州轨道交通一号线采用地面吸收装置进行综合经济效益分析。分析结果表明:利用逆变回馈吸收方式与过压吸收单元相配合的方式,能够有效的回馈制动能量,减小牵引功耗和制动电阻的通风功耗,减少车辆成本和无功补偿装置费用。