随着人们用电需求的增加,全世界大范围的停电事件也时有发生。由于太阳能、风能等新能源发电的不稳定性、能源的节约与高效利用和用户期望电网负载的持续工作的要求,能量的储备问题就变得越来越重要。由于钒电池具有效率高、寿命长等优点,以钒电池作为后备电源的研究就具备了重要的现实意义。本文主要完成了钒电池后备电源系统的设计与实现。首先介绍了整个钒电池后备电源的设计结构,然后根据系统设计分别介绍了所包含的钒电池、铅酸电池和控制柜结构和功能。根据钒电池、铅酸电池和负载之间的能量供需状态,提出了系统工作的各种控制流程,包括了电网为负载供电,电网为电池充电,电池为负载供电,钒电池卸荷等。其次,根据需求设计,提出了整个系统的储能供电电路结构。其中钒电池充放电回路采用了三路交错并联DC/DC结构、铅酸电池充放电回路采用了半桥DC/DC结构、整流逆变电路采用了三相半桥DC/AC结构。为了实现系统运行的高效稳定,提出了相应控制策略对电路进行控制,如SVPWM控制、PI控制等。再次,针对系统所需的控制的流程和策略分析,完成了相应的软件设计。基于数字信号处理(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的程序开发,实现了系统在不同工作模式中自动根据控制流程完成对接触器的正常断开与闭合,而且在系统工作中实时采集分析了各种数据,完成了对系统工作情况中各类器件工作状态和电流、电压等数据的实时监控,当系统工作异常时,能够实现紧急停机。最后经过现场的系统调试和试验,根据系统需求完成了电池的升降压与整流逆变测试,测试结果表明本文所设计的钒电池后备电源系统能够满足设计的基本要求,具有可靠性,安全性和稳定性。