城市轨道交通列车处于制动工况时,列车牵引电机会由电动机状态变为发电机状态,此时电能由牵引电机流向直流牵引网,这种情形会导致以下问题:(1)直流牵引网电压升高,危及行车安全;(2)同牵引网内其他用电设备的工作电压升高、器件寿命缩短;(3)能源大量浪费。本文针对上述问题设计了一种可应用于地铁列车再生制动能量处理的系统。该系统可有效避免上述情况的发生,并能够再次利用地铁列车产生的再生制动能量,降低牵引网电压以保证电网稳定。本文主要工作如下:(1)本文对地铁列车再生制动能量处理技术的发展现状进行了研究,同时对列车再生制动能量的产生机理进行分析,从而提出了逆变-电阻混合型再生制动能量处理系统。(2)以我国西部某城市的地铁二号线的B2型列车为例,计算了单次再生制动产生的能量大小;然后对地铁列车供电系统中的24脉波整流机组建模,并提出了三相交流异步牵引电机的控制系统;其次在该系统中对空间电压矢量控制、Clark及Park坐标变换、转子磁链观测模块进行建模分析;最后在异步牵引电机的控制理论下提出了空间电压矢量控制策略,并对列车电力传动系统的制动工况进行仿真。(3)设计了逆变回馈型再生制动装置,其中包括逆变并网控制策略、主电路模型设计、IGBT参数设计、滤波器参数设计等。对逆变回馈型再生制动能量处理系统进行建模仿真,通过仿真结果得到逆变回馈系统的不足。(4)研究分析了各类滤波方案,对有源阻尼滤波和无源阻尼滤波进行建模仿真,根据仿真结果确定滤波方式为LCL型有源阻尼滤波。(5)利用Matlab/Simulink软件对电阻耗能型制动系统进行参数计算以及建模仿真,并通过仿真结果分析了电阻耗能型的优势与不足。在此基础上,对逆变-电阻混合型再生制动能量处理系统进行建模,在该系统模型内对列车制动工况仿真,并将仿真结果与电阻耗能型制动仿真结果对比分析。仿真结果证实了混合型设计可在列车制动时,快速降低并稳定牵引网电压,较大程度地改善了隧道内部电阻发热问题,同时将直流牵引网电能逆变为三相交流电后再利用,提高了地铁列车的再生制动能量利用率。