在城市轨道交通供电系统中,逆变回馈装置因其成本低、节能效果好等因素越来越被推广使用,但是近年来与逆变回馈相关的学术研究多集中于装置本身,缺少关于如何对系统中的逆变回馈装置进行系统优化设计的研究,这一研究对逆变回馈装置在系统中的合理应用有着指导性意义,因此本文对逆变回馈装置在城市轨道交通中的系统优化设计进行了研究。本文首先对本课题的研究意义进行了论述,介绍了关于逆变回馈装置的国内外研究现状。具体展开了对城市轨道交通供电系统的建模,对牵引变电所中24脉波整流机组、逆变回馈装置工作原理进行了详细介绍,对直流供电系统、交流供电系统分别进行了详细建模。对逆变回馈装置的系统优化设计需要以供电系统的潮流计算为基础,所以本文提出了含逆变回馈装置的城市轨道交直流统一潮流计算算法,该算法中包含牵引所的多种工作状态,对牵引所的多状态切换过程中每一步迭代的交直流电压、电流等参数进行修正直至收敛。逆变状态的牵引变电所采用电压源型换流器建模,提出了可动态调节逆变回馈装置工作电压,实现无功补偿功能的模型。本文基于Visual Studio实现了该算法的动态仿真平台,并利用算例验证了该算法的可行性。本文参考欧洲现行标准BS PD CLC/TR 50646:2015,提出基于多列车系统、多运行模式供电仿真的,兼顾系统安全性与经济性的逆变回馈装置配置方法。该方法以保证列车网压及车站钢轨电位安全性为前提对逆变装置进行安装选址;其次以其连续时间间隔内的有效功率最大值为依据,考虑其日节电量、装置投资回报周期、年平均收益等影响因素为逆变装置配置经济合理的容量。本文以重庆地铁九号线为例验证了该方法的可行性,为逆变回馈装置的优化设计提供参考。最后本文提出了三种逆变回馈装置的节能效果评估指标,为逆变回馈系统在供电系统中的设计与应用提供参考。