电气化铁路作为国民经济的大动脉,对促进社会发展具有不可或缺的作用。然而我国铁路的高速发展带来了日益严重的能耗问题,为实现牵引供电系统的节能降耗,可以考虑充分利用列车再生制动能量来降低牵引负荷用电量。列车属于单相大功率负载,采用再生制动时所产生的再生制动能量具有不对称性和冲击性,供电区间内的剩余再生制动能量如果直接回馈到电网,将会对电能质量及用电设备造成不利影响。为此,本文对电气化铁路再生制动能量利用技术进行研究,主要内容包括以下几点:(1)通过分析实测数据,总结电气化铁路再生制动能量特点,分析再生制动能量回收利用存在的难点。研究混合储能式电气化铁路再生制动能量利用系统拓扑结构和工作原理,并给出由决策层和执行层组成的双层系统控制构架。(2)研究再生制动能量利用系统的主电路参数计算方法和变流器控制策略。重点探讨连接变压器、连接电抗器、直流侧电容参数计算方法,分析双向半桥结构DC/DC工作原理和参数设计思路。针对系统的应用场景和需求,研究背靠背变流器、直流变换器的控制策略。通过仿真验证参数计算方法及控制策略的正确性和有效性。(3)研究再生制动能量利用系统能量综合管理策略。研究基于负荷状态的再生制动能量管理策略,确定系统在不同模式下功率流动的大小和方向,解决系统多种工作模式切换问题。研究基于超级电容中间调节电压的混合储能功率分配策略,使得混合储能能够应对功率突变的同时也提高蓄电池的寿命。通过多个仿真案例验证再生制动能量利用系统能量综合管理策略的有效性。(4)建立再生制动能量利用系统在全寿命周期内的经济性评估模型。结合本文所提再生制动能量综合管理策略并采用粒子群算法对模型进行求解,确定混合储能系统最优额定功率、额定容量以及经济效益最大值。通过实测数据分析某牵引变电站安装该系统后在规划年限内的经济效益。最后,对本文的工作进行总结,并针对本文研究的不足进行展望。