我国城市轨道交通现处于高速发展期,解决城市轨道交通车辆制动能量的循环利用不仅是与经济有直接的关系,更是建设我国节能、低碳社会的重要一环。超级电容以功率密度大、循环寿命长、充放电效率高、能量管理方便等特性在直流储能装置中获得了特别的关注,认为是一种非常有前途解决城市轨道交通车辆制动能量循环利用的储能器件。本文对地面型超级电容储能系统关键技术进行了研究,首先分析了应用于城市轨道交通的各种吸收装置及其原理,确定超级电容型储能装置为本文研究对象,建立了包含储能装置的直流供电回路的数学模型;其次依据储能装置的作用分析了其结构,并采用双向半桥DC/DC结构作为装置的变换模块;第三,针对储能装置在城市轨道交通中稳定线网电压和循环利用制动能量的作用进行了超级电容器充放电条件的详细分析,确定了变换模块单端分时稳压的工作模式,依据工作模式建立了储能系统的数学模型,设计了满足储能装置工作要求的控制方法,通过对控制方法的仿真验证了其可行性;第四,依据城市轨道交通列车再生制动反馈到线网的参数进行了储能装置主要元件参数的详细设计,并利用设计的参数对线网单边供电单列车再生制动进行了仿真实验。