针对应用于轨道交通再生制动能量回馈吸收利用系统中的超级电容器储能系统，研究和设计了一种基于二级功率变换的超级电容电压均衡电路，同时提出了计算均衡电流的方法，在超级电容器静置以及充放电过程中，用于减少甚至消除超级电容器模块间存在的电压不均衡，以此来有效提高超级电容器储能系统的电容容量利用率，并延长其寿命。具体分析了所研究均衡电路的结构和工作原理，论证了该电路的特点和优势。详细介绍了一种考虑超级电容容量偏差的均衡电流计算方法。结合超级电容器储能系统的应用背景设计了电路，进行了仿真研究，验证了这种基于二级功率变换的电压均衡电路的均衡能力以及均衡电流计算方法的可行性。