在电网的升级过程以及智能电网的建设过程中,新能源发电的比重越来越大,同时储能技术也在电力系统中展现出重要的作用。模块化多电平(Modular Multilevel Converter,MMC)变流器具有易拓展、输出电能质量良好等优点,在高电压、大容量场合应用广泛。本文在MMC结构的基础上,将储能电池嵌入在各个子模块之中,对模块化光伏储能系统进行研究和设计。本文着重研究新型模块化光伏储能系统样机的设计以及相关的控制算法,主要包括以下内容:本文首先对传统MMC的结构进行简单的介绍包括子模块以及三相MMC的工作原理,进行数学建模分析并对相关调制策略进行说明。在此基础上,开始对系统的控制架构进行研究。对目前主流的两级和三级控制系统架构进行比较,最终设计了本次样机采用的两级控制系统架构。主控制器采用DSP+FPGA,子模块控制器采用FPGA,主控制器与子模块之前通过光纤进行通信。其中包括对DSP与FPGA信息交互以及主控制器FPGA与子模块FPGA通信的设计进行详细的介绍。同时对主控制器FPGA与子模块控制器FPGA的具体实现过程进行说明。本文还对新型模块化光伏储能系统的相关控制策略进行分析。本次研究的光伏储能系统可以看成是一个三端网络,直流母线接光伏阵列,交流侧接电网或者负载,每个子模块均接入一个储能电池,这样的电路结构下,通过一定的控制可以实现三端能量的自由流动。根据MMC电路的数学建模分析,可以得到交流接口电流以及光伏阵列接口电流的控制方法,通过对交流侧功率以及光伏阵列功率的控制,实现对储能电池的充放电控制。在功率控制的基础上,对储能电池的均衡控制也进行了详细的研究,并对提出的相间、相内均衡控制在Matlab/Simulink上进行仿真验证。本文最后对提出的新型模块化光伏储能系统进行了实验室环境的样机设计。对样机的硬件设计进行详细的介绍,并从局部到整体地对样机进行初步的实验,对设计的保护电路、系统控制实时性以及样机的初步带载运行进行试验测试。实验结果证明模块化光伏储能系统软件及硬件设计的合理性。