本文给出了基于三电平逆变拓扑输出功率达2MW的地铁制动能量回馈控制逻辑及控制策略，并给出了相应的实验结果。
1 双馈逆变器控制系统
1.1 地铁列车供电分析
轨道交通列车采用直流牵引供电，安全性与可靠性是城市轨道交通的根本，因此整流机组采用技术可靠的24脉波二极管整流方案实现。二极管的单向导电特性，使得列车在电制动时反馈到直流牵引网的能量无法回馈到电网，引起电压攀升，因此需要配置回馈装置抑制电压攀升，使列车安全运行。
如图1所示，列车在1500V至1800V的网压条件下运行时，其牵引系统的电制动能力可以正常发挥，当网压超过limit1(1800V)时，其电制动能力将随网压的升高而线性地下降，直至电压升高到limit2(1950V)，电制动能力降为0，如果接触网网压继续升高到limit3(2050V)时，牵引系统控制单元将封锁IGBT驱动，进行第一级软保护，当网压继续越升至limit4(2100V)时，牵引系统将切断其供电主回路的高速断路器，进行第二级硬保护。
由此可知，需将直流网压抑制在1800V以内。根据宁波地铁实测数据，列车在无任何吸收的情况下，直流牵引网压将在300ms内攀升至2100V。
整流机组带有下垂特性，根据广州地铁九号线数据，负载为0.5%Ie，电压不超过1650V；100%Ie电压不超过1500V；300%Ie电压不低于1320V。
综上分析，考虑到列车吸收、接触网阻抗以及避免与整流机组构成环流，一般回馈启动电压点设置为1700左右。考虑到装置不会频繁启动整流功能，将整流启动电压点设定为1500V，在列车牵引时，将下垂的电压拉回至1500V。
1.2 系统模型分析
图2给出了本文设计的地铁制动能量回馈装置的功率回路原理图，系统由直流柜、变流器柜、变压器柜三部分组成。直流牵引网通过直流1500V开关、隔离开关以及电抗器送到变流器柜输入，经过三相半桥逆变单元将制动能量的直流电转换成交流电，再通过升压变压器升至33kV并入中压电网。
系统控制拓扑如图3所示（接触器、断路器不参与闭环控制，这里省略），前级挂接牵引网，额定电压1500V，在地铁运行期间直流母线电压随地铁启动和制动而波动。系统控制主要包括：并网电流控制（含孤岛扰动、直流分量控制）、电压控制、限功率控制、锁相控制、中点电位平衡控制以及SVPWM调制。
