针对大规模串联储能系统,两种代表性的主动均衡技术和体系结构为单体到单体和模组到单体。单体到单体均衡架构一般使用双向变换器(Buck-Boost变换器)或开关电容转换器等,其电路复杂且由于功率传输仅在相邻单体之间进行带来显著的能量转换损失。模组到单体架构中整个模组的能量被直接转移到具有最低电压的最小充电单体,但是所需的开关管数量与单体数量成正比且控制复杂;而采用多绕组变压器则会因为次级绕组严格的参数匹配要求带来设计和制造上的困难。本文主要研究了基于电压倍增器的主动均衡电路。由于电压倍增器其自身的特点,把交流输入等效转换成相互独立的电压输出,只需要最少一个开关管即可实现一个串联电池模组单体间的均衡。所以其电路简单、控制难度低。且当与双向变换器电路相结合时,如常见的同步整流变换器,甚至不需要增加额外的开关管,使得电路复杂度、控制难度和成本都进一步下降。利用电压倍增器实现主动均衡的关键在于控制产生一个交流输入源。首先,针对较小变压比的非隔离应用,我们对基于SEPIC的均衡电路进行了研究,由于无变压器并只需一个开关管,其电路简单成本低且控制简单。其次,针对较大变压比和多模组应用,我们研究了基于隔离半桥逆变器均衡电路。另外,为了与同步整流变换器电路共用开关管,我们采用了串联谐振逆变电路,组成所谓的集成式主动均衡电路。对于这几种不同的均衡电路拓扑,我们分别通过直流等效电路的推导、仿真分析和原型样机试验,验证了各自均衡电路的性能并对各自的特点进行了分析比较。最后,利用集成式均衡电路及其直流等效电路,我们对多模组的大规模电池系统能量管理策略进行了探讨,并通过仿真分析证明了该集成式均衡电路的优越性,即只需要对模组电压进行控制,而模组内单体电压均衡可以自动完成。