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在城市轨道交通中，机车处于再生制动时会产生大量制动能量回馈到直流电网，而积聚在直流电网的制动能量若未能完全被同一线路的相邻机车吸收或者机车制动时产生的能量大于线路所有用电负荷的总和时，这部分多余能量会使直流电网电压升高，严重时将损坏供电线路电气设备。目前，国内一般采用制动电阻将这部分多余能量消耗，以维持直流电网电压稳定，但是，这在很大程度上造成了能量的浪费，不符合当前节能减排的要求。如何来合理地吸收和利用机车的再生制动能量，成为城市轨道交通中研究热点之一。 通过对比国内外现有的各种再生能量吸收技术的优劣，本文选择逆变回馈型制动能量吸收方案为主要研究对象，分析其基本原理和系统结构。建立了城轨机车制动能量逆变回馈系统低频数学模型，采用基于坐标变换的方法，进行了模型的解耦分析。 论文给出了城轨机车制动能量逆变回馈系统的硬件总体设计方案，详细介绍了其主体电路的参数设计方法及元器件选型，阐述了以TMS320F2812为核心的控制系统各个模块的设计，并分析了DSP核心控制器、交直流电压电流采样、IGBT逆变驱动、并网开关驱动、辅助电源等各个模块电路的基本原理和实现的功能。 论文给出了城轨机车制动能量逆变回馈系统的软件设计，介绍了软件设计的编程环境，按模块化设计的方法将逆变回馈系统控制软件细分，分析了主程序、周期中断子程序、保护中断子程序的算法流程，给出了A/D采样、三相数字锁相、入网电流波形控制和SVPWM程序等功能模块实现的基本的原理、软件实现流程以及系统参数设置。 运用MATLAB/SIMULINK，建立了城轨机车制动能量逆变回馈系统样机仿真模型。通过仿真和实验结果的对比分析可知，本文所提出的逆变回馈方案完全能够实现将直流电网的多余能量以单位功率因数回馈到交流电网，达到了设计要求。