随着可再生能源发电和智能电网的发展，储能技术已成为电力系统安全、优质运行的重要技术支撑。作为储能装置与电网的电能变换接口，功率变换系统(Power Conversion Systems, PCS)扮演着十分重要的角色。它既要对电池进行有效的管理，还必须保证与电网进行高质量电能交换。基于AC/DC和DC/DC变换器级联构成的两级式PCS具有系统设计简单、电池组配置灵活、控制相对简单等特点，广泛应用于大规模电池储能系统中。本文以 LCL型并网的两级式PCS为研究对象，重点研究网侧AC/DC变换器的稳定性、电流控制器设计以及两级之间协调控制等问题。　　由于数字控制时数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP)的处理过程引入的控制延时为非有理表达式，且控制延时随着处理方式的不同而变化，LCL型并网变换器系统有源阻尼性能及稳定性更加复杂，且难以获得规律性的结论。为此，本文提出一种基于系统等效连续域模型的、适用于不同数字控制延时的、便于控制器设计的系统有源阻尼性能和稳定性分析方法，以基于网侧电流反馈的单闭环控制和基于电容电流反馈有源阻尼的双闭环控制为例，分析了系统稳定性与LCL滤波器谐振频率、电容电流反馈系数的关系。由此可获得考虑数字控制延时影响时系统稳定的约束条件，并对系统的截止频率上限值进行讨论。实验结果验证了分析方法和所得结论的正确性。最后，将分析方法推广到变换器侧电流反馈单闭环控制系统的稳定性分析，验证了该方法具备较好的扩展性。　　除了LCL滤波器稳定性问题，LCL型并网变换器还必须保证与电网进行高质量的电能交换。而多谐振准PR(Proportional-Resonant, PR)控制器能实现静止α-β坐标系下正弦电流给定的无静差跟踪和抑制电网电压特定次谐波和不平衡电压的影响。针对控制器参数多、阶数高、设计难的问题，本文详细分析了各个控制参数对电流环性能的影响，指出不同的控制参数对电流环性能起不同的决定性作用。在此基础上，提出一种电流环控制器参数解耦简化解析设计方法。实验结果验证了所提出的电流环参数设计方法的实用性和可行性。此外，分析和实验结果表明多谐振PR控制器能有效抑制电网电压不平衡引起的负序分量。针对两级式储能变换器直流母线电压响应速度较慢的问题，详细分析了其动态特性，并比较了功率指令前馈、母线电压平方闭环和直流母线电压平方闭环加上功率指令前馈三种改善策略。比较发现：直流母线电压平方闭环加上功率指令前馈的控制策略具有最佳的动态控制效果，直流母线电压的波动最小，且调节时间最短。　　本文研究了两级式PCS的协调控制策略。为了便于对电池进行充放电管理，并网时采用由LCL型并网变换器控制直流母线电压而DC/DC变换器控制有功功率的两级式PCS控制方案，并根据电池的荷电状态(State of Charge, SOC)设计了电池能量管理策略。随后本文详细分析了半桥式Buck/Boost双向DC/DC变换器(Bidirectional DC-DC Converter, BDC)在互补PWM(Pulse Width Modulation, PWM)工作模式下的工作原理、数学模型、多相交错并联时输出直流电流的纹波特性，采用电流指令均分的每相独立电感电流闭环控制策略以实现多相并联的均流，并详细分析了其均流特性。通过仿真和实验验证了能量管理策略和均流策略的有效性以及控制器设计的合理性。　　基于并网储能变换器并网运行(Grid-connected Mode, GCM)与独立运行(Stand-alone Mode, SAM)两种工作模式，本文结合控制模式开关和并网开关的动作顺序，详细解析分析了LCL型PWM并网变换器主动由GCM切换到SAM的自然过零主动脱网暂态过程，指出暂态过程中总是会出现一相流经并网开关的电流先过零的不平衡状态，它的持续时间取决于控制模式切换的时刻，最长持续时间为1/4的电网工频周期。据此，本文提出对流经并网开关的电流进行直接控制，以缩短不平衡持续的时间，并根据判断任意两相电流绝对值是否接近零来进行控制模式切换的两级式储能变换器主动脱网的无缝切换策略。同时，针对脱网暂态过程中负载电压环响应速度较慢的问题，引入负载电压指令前馈以改善系统性能，并详细分析了负载电压指令前馈的作用。实验和仿真结果均验证了并网工作时协调控制策略、主动脱网时无缝切换策略和负载电压指令前馈策略的有效性。