近些年来,风能、太阳能等新能源发电在我国发电系统中比例逐年上升,储能系统作为一种提高电网能源优化配置的有效手段引起广泛关注。电池柔性成组储能系统因其输出谐波小、模块化程度高、电池容量利用率高,成为近些年电力领域研究热点;与此同时,由于储能系统功率等级高,模块间荷电状态不均衡,系统故障概率相应增大,故障情况复杂。因此,本文以H桥级联型电池柔性成组储能系统为研究对象,围绕子模块故障下的电池柔性成组储能系统的运行特性和故障容错控制技术展开分析讨论。首先,分析了传统电池组存在的问题及原因,阐述柔性成组概念。介绍了电池柔性成组技术特点,分析了柔性成组技术与传统电池成组技术相比所具有的优势。详细阐述了 H桥级联型电池柔性成组储能系统的系统构成及工作原理,基本调制策略,以及电池充放电独立控制、并网控制、死区补偿控制等基本控制策略。其次,针对电池柔性储能系统子模块故障情况,研究故障容错控制策略。阐述了常用的故障检测与故障诊断方法,分析了传统故障容错控制策略及基波相移补偿容错控制的原理及适用范围,并指出其在电池柔性成组储能系统中实现时存在的缺陷;在此基础上,针对电池柔性储能系统不同故障情况,提出两种改进型故障容错控制策略。通过在故障后在三相相电压基波上叠加幅值和相位均相同的三次谐波,提高故障后直流侧电压利用率;同时针对电池柔性成组储能系统在充放电过程中出现的“准故障”问题,提出基于基波相移补偿和三次谐波注入的混合调制容错控制策略,从而维持故障后系统正常工作,提高了电池利用率,避免直接停机带来的容量损失。最后对所应用的几种故障容错控制策略进行比较,得出特定故障情况下的最佳控制策略,最大程度提高故障后系统能量利用率。最后,搭建了电池柔性成组储能变流器实验平台,分别从硬件设计和软件设计两个方面对实验平台进行了详细的介绍,在实验平台上首先对柔性成组储能系统的并网控制、电池模块充放电电流独立控制及死区补偿控制进行了实验验证,保证系统的正常运行,在此基础上对电池柔性成组储能系统的故障容错控制策略逐一进行实验验证,实验结果证明故障容错控制可以维持系统在故障条件下的稳定运行并能最大程度提高故障后系统能量利用率。