轨道交通日益发达的今天，如何减小地铁的能量损耗和运营成本显得尤为重要。地铁再生制动能量回收利用技术的研究对轨道交通的发展、节能环保有着重大意义，其中，超级电容储能作为能量回收再利用的重要手段之一，得到广泛应用。串联超级电容的电压均衡是限制超级电容应用的关键技术问题，成为研究热点。本论文针对1500V直流地铁牵引电网的超级电容储能系统，研究了一种超级电容电压均衡装置，并提出一种新型电压均衡电路，实现了超级电容较高精度的电压均衡，保障超级电容安全可靠工作。在高压大功率的地铁再生制动能量回收利用系统中，储能所需的超级电容数量大，需要对超级电容组的容量、串并联及模块化进行合理设计。针对超级电容组的电压、容量、结构，本论文所设计的超级电容电压均衡装置采用分层式电压均衡方案，即在超级电容模块间和模块内采用不同的电压均衡电路。文章提出了一种新型电压均衡电路用于超级电容模块间电压均衡，该电路实质是一种二级式变换器，特点在于能够实现总均衡电流可控以及电压自动均衡，较于传统电压均衡电路，在结构、控制方法、均衡精度上具有一定优势，本论文分析其工作原理并用saber软件进行了仿真验证。本论文设计中所应用的48V超级电容模块内已集成厂家提供的电压均衡电路，因此对模块内电压均衡电路，本论文只作独立的设计和功能性验证，采用TI公司的一款均衡管理芯片bq76PL536设计开关电阻式电压均衡电路，配合单片机STM8S208RB的控制实现48V超级电容模块内的电压监测、电压均衡功能，制作硬件平台对其进行评估试验。最后，详细介绍了整个超级电容电压装置的设计思路以及软硬件设计方案，采用C8051F040作为装置的主控芯片，对搭建的实验样机进行了实验研究。实验结果表明，本论文所设计的电压均衡装置具有良好的均衡能力和较高的均衡精度，且具有完善的辅助功能。