当列车处于制动工况时,牵引电机将机械能转化为电能,将产生大量的制动能量反馈到牵引网中,这部分能量会使牵引网电压升高,影响系统的稳定性和可靠性。为避免此问题,我国地铁系统大部分使用制动电阻来消耗这部分能量,虽然这种方式及时地稳定了牵引网电压,但是会导致能量浪费和地铁隧道温度上升,同时会增加通风空调的费用。针对这一问题,有必要将这部分能量进行回收再利用,节约能源的同时又能保护环境。本文首先分析了牵引供电系统,确定了空载情况下牵引网的各参数值。通过仿真和计算分析,确定了列车制动过程中产生的制动能量和功率的大小。又对比仿真和实际的线路中储能系统的设计经验,从而确定储能系统中储能装置即超级电容模组的容量和功率。其次,为了使电能在牵引网和超级电容模组之间双向流动,使用隔离型双向DCDC变换器作为牵引网和超级电容模组之间电能传输的桥梁。针对隔离型双向DC-DC变换器分析其工作原理、软开关特性和功率特性以及对控制参数进行优化,使变换器电感电流有效值最小的同时又可以在全负载范围内实现软开关。再次,确定超级电容模组阵列的串并联方式,并根据超级电容模组需要储存能量的大小按照能量约束法和功率约束法两种方法进行分析,最终确定超级电容模组的各参数值。为了保证储能系统控制部分的快速性和可靠性,选择牵引网电压外环、储能电感电流内环的双闭环控制策略,通过建立MATLAB/Simulink仿真模型,对储能系统的控制策略仿真,验证了控制过程设计的正确性和准确性。最后,搭建一台基于三电平半桥+H桥拓扑结构的双向DC-DC变换器的小功率实验样机,样机的工作频率为15k Hz,储能装置选择超级电容模组。基于FPGA和Verilog HDL硬件描述语言设计控制算法核心,根据充放电过程中电压的变化来改变工作状态,储能系统能够正常的恒流充放电,验证了控制策略的可行性。