近年来,智能电网的发展带动了特高压、风能等清洁能源、储能技术的发展,其中主要电能存储方式如:电池、超导、飞轮、超级电容器,以及多种储能结合的多元复合储能系统。如何利用合适的储能装置吸收利用再生制动能量是城市轨道研究的一个热点课题。飞轮储能系统作为集多种优势为一体的一种储能技术其发展非常迅速,本文在分析再生制动能量的基础上,提出利用飞轮储能系统吸收利用再生制动能量,提高再生制动能量的利用率和牵引供电网的可靠性与稳定性。本文首先建立城市轨道牵引供电系统再生能量反馈的基本分析模型,基于PSCAD/EMTDC以南京地铁一号线车辆运行数据为基本依据进行仿真,定量分析当前城市轨道交通再生制动能量反馈特征,以揭示再生制动能量对牵引网电压升高的影响,以及在无储能条件下制动电阻的动作特性。本文进而提出用基于永磁同步电机的飞轮储能系统调节牵引网再生制动能量,它是由储能电机和电压源型的DC/AC的PWM变流器组成。通过讨论永磁同步电机飞轮储能的原理、建模、控制、仿真等各方面的内容,并以电压为控制目标研究了飞轮在牵引系统列车的不同工况的能量传递关系。电机控制方面利用磁链矢量定向解耦控制方法;并以电压外环和电流内环的双环控制为基础,加入列车启动、制动的储能电机的能量吸放和牵引网压逻辑关系进行能量控制。最后文章通过时域仿真研究了飞轮储能在牵引供电的运行特性,验证了前文中讨论的飞轮工作原理和控制策略,提供了飞轮储能系统关键技术的可行性。