锂电池化成工艺是锂电池生产过程中一个关键环节,在化成过程中存在大量电能的双向转换,传统化成设备电能损耗大,所以设计一种高效的能量回馈式锂电池化成系统具有很高的市场价值。实现低压电池到高压母线之间大变比的双向转换,以及从电网吸收和回馈能量的平衡算法是研究的重点。论文根据系统模块化设计方法,设计了一种能够实现对低电压的单体动力锂电池进行大电流充放电,并实现多余能量回馈电网的锂电池化成系统。主要研究内容如下:分析了锂电池化成系统的基本结构,对比现有的锂电池化成设计设备的性能,给出了本设计的主要技术指标。将化成系统根据功能分为三大主要模块:充放电模块、PWM整流模块和控制模块。对各模块采用的方案进行对比研究,提出了能量回馈式锂电池化成系统的总体设计方案。设计了能量回馈式锂电池化成系统的硬件电路,并且分别运用开关模态分析方法和等效电路法,对充放电模块电路和PWM整流器模块电路的工作原理进行详细分析。计算了系统中主要功率器件和驱动电路的参数,利用PSIM仿真软件对主电路的工作原理和设计参数进行仿真验证,完成了参数修改和优化。分别完成了对充放电模块和PWM整流器的算法的设计,包括充放电模块的控制结构与控制算法、CAN通信协议制定,以及PWM整流器改进型单周期控制算法,并提出了一种功率前馈母线电压控制的能量平衡算法,实现化成过程的能量回馈和系统能量流动的平衡控制。制作了一台实验样机,通过对样机的实际测试,获得了充放电模块和PWM整流器模块在不同工作模式下的波形,并且对充放电参数,整机效率,母线电压、电流等参数进行测量,分析不同工作模式的状态以及能量平衡控制的效果。