动力锂离子电池（简称动力电池）因其性能优异、价格合理等优势,在储能系统和电动汽车等领域得到了广泛应用。对动力电池进行充放电的电力电子设备是储能系统和电动汽车中的核心设备,其性能好坏通常需要对实际动力电池进行反复超长时间的充放电测试来判断与分析,从而保证其安全性与可靠性。考虑到采用真实动力电池的传统测试方法在安全性、准确性、便捷性有一定的局限,也考虑测试时间和硬件成本等因素,用电池模拟器来替代真实动力电池进行测试是较为常用的方法。为此,本文基于三阶RC等效电池模型,采用T型三电平变换器+双向交错并联Buck-Boost变换器作为电池模拟器的主电路拓扑,以电池模型输出作为端口电压参考值,实现对真实动力电池的替代测试。本文的具体研究内容如下:首先,综合考虑不同电池模型的复杂度以及精确度,分析了三阶RC等效电路模型,采用最小二乘法（Least square,LS）实现电池等效电路参数的离线辨识。通过最小化误差的平方和来寻找数据的最优值,在模拟电池外部电气特性时通过离线查表快速定位到当前端电压,可以提高系统响应速度。其次,为了满足模拟电池V-I外特性的需求,研究了T型三电平变换器+双向交错并联Buck-Boost变换器的两级电路拓扑。采用T型三电平变换器作为前级能够进一步提高功率等级,扩大电压范围并实现能量双向流动,电网电流谐波污染小。采用双向交错并联Buck-Boost变换器,在能量双向流动的同时,可以减小模拟电池充放电特性下的电流纹波。深入分析两级式电路拓扑的工作原理,建立电路模型,设计控制器参数。再者,搭建以STM32F407ZG为控制核心的电池模拟器平台作为电池测试系统,对磷酸铁锂电池进行V-I外特性实验数据采集,在此基础上验证了三阶RC等效电路模型与最小二乘法在描述电池特性的有效性与准确性。最后,在Matlab/Simulink环境中搭建电池模拟器模型进行仿真验证,并对电池模拟器实验平台进行不同工况下的实验测试,测试结果表明电池模拟器能够实现对电池V-I外特性的精确模拟,验证了本文所设计电池模拟器的有效性及可行性。