能源是国家的核心物质基础,决定着社会、经济发展的命脉。伴随着我国轨道交通行业的迅猛发展,对能量的需求也与日俱增,节能、循环利用成为热门研究话题。列车再生制动因其对能量的循环利用而被大量应用在动车组、电力机车、地铁列车等领域,但也存在技术不完善、能量利用率低等问题,因此有必要就提高地铁列车再生制动能量利用率进行研究,助力轨道交通行业绿色节能发展。本文首先研究和总结了国内外再生能量利用的发展和应用现状,对再生制动机理进行分析并完成制动能量的计算,提出一种基于DSP控制的地铁列车超级电容储放电系统方案,分为主电路和控制电路两部分。主电路主要由功率传输器和超级电容模组构成,其中功率传输器采用的是带隔离的双向全桥DC/DC变换器,满足系统能量双向传输的技术要求,并根据系统设计要求完成了主电路元器件的参数计算。同时,基于超级电容的简单模型分析其充放电特性及串并联特性,在此基础上结合地铁列车单次制动能量的大小完成了超级电容单体的选型及模组的设计,为系统控制策略的设计奠定了理论基础。控制电路以DSP为控制核心,完成了驱动电路、保护电路、隔离电路设计和硬件选型。分析单移相控制原理及其开关模态,并在此基础上建立双向DC/DC变换器的数学模型,提出移相双闭环的控制策略。母线电流采样信号经过传感器得到反馈信号,对反馈信号进行AD转换,将转换后的结果送到DSP中与给定值进行比较,从而确定储放电系统的工作模式;接着通过输入/输出端电压、电流的采样信号进行AD转换并在DSP中与给定值进行PID运算得到相对应的移相角,通过移相角的调整实现能量的大小与方向的变化。根据所采用的控制策略在MATLAB/Simulink仿真软件搭建整个系统的模型,完成了超级电容充放电的仿真实验,对无储放电系统的直流母线电压与加入储放电系统的母线电压的仿真波形进行比较,证明了系统设计的合理性。结合系统的工作流程及控制方法完成了系统主程序及子程序的软件设计,包括PWM信号输出、PID控制及AD采样子程序,给出了相应的程序流程图及部分程序代码。最后搭建了地铁列车超级电容储放电系统的原理样机并进行了相关试验。试验表明本文所设计的地铁列车超级电容储放电系统基本满足预期的技术要求,能够实现再生制动能量的回收与再利用。