城市轨道交通列车多采用交流感应电机提供牵引动力,结合变电、供电,形成交-直-交模式为牵引电机提供电能。列车运行过程中的频繁启停,造成牵引电机在电动状态和发电状态之间频繁转换。由于列车运行速度快,运载量大,产生大量的制动能量,列车运行密度高时,制动能量可以被临车吸收一部分,但同时由于启停时间短,供电侧不可控整流无法逆向回收,形成剩余的制动能量浪费,并且由于泵升电压的产生,造成网压剧烈波动,对电网冲击很大。基于以上情况,本文研究的城市轨道交通列车制动能量回收控制策略,从供电原理,变频技术,列车控制策略,交流电机拖动原理等方面建立列车运行模型,探究列车制动能量,并制定制动能量回收利用的总体设计方案。利用超级电容吸收电制动反馈至主电路直流侧超负荷的能量,在列车牵引时再释放到列车用电设备。本文结合列车的编组模式,构建制动能量回收系统结构。提出超级电容储能装置系统,形成超级电容单体串并联,结合串并联结构变换技术,储能单元列车级并联的三级系统结构。同时对超级电容深度放电进行研究,根据超级电容的充放电方式和DC-DC变换器变压比研究,设计串并联变换的控制策略。提出采用变换器模块串并联技术形成储能变流器系统,提高载流性能,并对DC-DC变换器进行参数设计。对常用的基于移相控制的多重半桥型Buck/boost双向DC-DC变换器与本文提出的储能变流器并联结构进行了对比分析,设计储能变流器并联结构移相均流的电压、电流双闭环控制策略,实现直流并网控制,降低直流纹波率。在储能系统主电路设计的基础上,给出控制系统总体方案设计。分析恒功率、恒压、恒流以及恒流限压的超级电容充放电方式,与制动能量回收需要进行对比,选择更适合的列车功率跟随的充放电策略。同时设计结构控制策略和辅助控制策略,提高系统的实用性。通过Matlab/Simulink仿真,验证所设计的DC-DC变换器参数正确、合理,响应快,动态特性良好,所提控制策略逻辑的正确性。对控制策略效果进行分析,对比原有电阻制动和再生制动处置制动能量方案,本文提出的控制策略输出电压、电流符合要求,能在有效回收利用列车制动能量的同时,抑制牵引网电压波动,改善列车用电品质,对能量回收系统的实用有指导性作用。