为了缓解城市人口的交通压力,城市轨道作为一种环保清洁、快速安全且不占用城市土地面积的交通工具,在国内处于快速发展阶段,预计到2021年我国的城市轨道交通运营总里程数达到6000km。城市轨道交通具有速度快、站间距短的特点,频繁的再生制动带来了很大的能量利用潜力。对于再生制动能量利用装置,近几年能馈式逆变回馈装置成为国内外的研究热点,在“十一五”期间便被列入国家重大科技支撑计划项目之一。本文主要实现对逆变回馈装置的研究和设计,并在DSP-dSPACE半实物仿真平台上进行硬件在回路仿真,将逆变回馈装置和列车模拟电路进行联调以验证逆变回馈装置数字控制算法,最后完成小功率逆变回馈装置实物硬件的设计和搭建。本文首先介绍城市轨道再生制动能量利用研究和半实物仿真的研究背景和意义,总结现有的几种类型再生制动能量吸收装置的优缺点以及在国内外的挂网应用、生产现状,并且总结再生制动能量利用系统近几年研究状况及装置国产化情况,最后得出逆变回馈装置是未来主要研究方向的结论。其次,通过分析异步电机数学模型和牵引列车特性,仿真模拟直流牵引供电系统中列车牵引、惰行以及制动工况运行,为逆变回馈装置研究奠定基础。然后,针对滤波环节和控制系统对逆变回馈装置进行设计,利用无需阻尼控制的协调优化数字系统法抑制LCL型滤波器的谐振尖峰,采用无需电感参数的双闭环控制对前馈解耦控制系统进行优化;提出实时调整装置启动/退出阈值,根据成都地铁实测牵引网网压数据和理论分析给出具体计算公式;在Matlab/Simulink平台搭建逆变回馈装置仿真,包括主电路、PLL锁相环模块、优化后的双闭环控制模块以及SVPWM调制模块等。最后,利用DSP-dSPACE半实物仿真平台进一步验证控制算法和逆变回馈装置的设计正确性,并完成小功率实验平台的硬件设计和搭建。