城市轨道交通的快速发展使得其能耗问题变得突出,充分利用列车再生制动能量能够显著降低牵引变电站输出能耗,是降低城轨交通整体能耗的有效手段。采用储能装置对再生能量进行回收,不仅避免了再生能量以热能形式消耗,还能够改善直流网压波动,是近年来轨道交通领域研究的热点。论文首先介绍了锂电池储能系统在城轨交通中的应用及研究现状,分析了几种典型的锂电池储能系统控制策略。然后介绍了常用的锂电池电路模型,并通过对钛酸锂电池的测试建立了二阶等效电路模型,为后文进行电池状态估算及控制策略设计打下基础。本文所提出的控制策略需要储能系统的实时SOC值,为此,文中选取了估算精度较高的双扩展卡尔曼滤波算法。通过所建立的电池模型,实现了对系统SOC的实时观测。由电池的特性测试得出储能系统最佳的SOC工作区间,通过设计基于SOC跟随的动态阈值控制策略,实现了控制储能系统工作在目标SOC区间的目的。该策略根据系统SOC值分为三个控制区间:第一个区间为高SOC跟随控制区间,当系统SOC偏低时通过调节放电阈值使SOC跟随较高的参考值;第二个区间为定阈值控制区间,当系统SOC处于限定值之间时,以最稳定的定阈值方式进行控制;第三个区间为低SOC跟随控制区间,此区间控制方式与第一区间相同,但其SOC跟随参考值较低。通过分区间的控制能够很好的避免由PI调节带来的SOC超调问题。通过搭建SOC估算实验平台和大功率实验平台对双扩展卡尔曼滤波估算算法和所提出的控制策略进行验证。SOC估算实验平台主要由采样电路及控制单元构成。大功率平台主要包括电机对拖平台和储能系统平台两部分。电机对拖平台可对单车运行工况进行模拟,为储能系统平台提供负荷。储能系统平台主要由钛酸锂电池储能模组和双向DC/DC变换器构成,通过DC/DC可以实现所提出的控制策略。最后通过单车工况试验验证了动态阈值控制策略对SOC控制的有效性。