化学电池储能变流技术可实现快速、灵活的四象限功率运行,可为电网辅助服务,提供优质的调峰调频电源,对新能源功率波动具有平抑作用,可提高电网对新能源的消纳水平。低电压穿越能力是衡量电力电子并网设备可靠性的重要依据。目前国内外对储能变流器均要求具备低电压穿越能力。本文以双级式储能变流器为研究对象,考虑锂离子电池在不同荷电状态(State of charge,SOC)下的功率输出特性,对储能变流器的故障穿越能力展开研究。首先,介绍了国内外目前关于储能变流器的主流拓扑、电池SOC估计与故障穿越方面的研究现状。对双级式储能变流器中的半桥型双向Buck-Boost电路与两电平三相全桥电路的拓扑结构进行开关模态分析,并利用开关函数建立数学模型。根据电路拓扑结构提出直流侧滤波电容与LCL滤波器的设计依据,由电路的数学模型设计相应的控制环路,分析变流器在四象限内的工作特性。对储能电池部分,根据电学特性关系建立二阶Thevenin模型,利用无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)估计电池SOC,结合电池组模型得出电池SOC与电池组功率输出特性间的关系。其次,针对电网不同故障类型,利用正负序分量法对故障特征进行分析,提出利用双二阶广义积分器的锁相环(Double second order generalized integrator phaselocked loop,DSOGI-PLL),以实现储能变流器在故障电网下的同步跟踪。结合考虑电池SOC对电池组输出功率的约束条件,储能变流器的耐电压限制,以及耐电流限制,分别对低电压穿越(Low voltage ride through,LVRT)和高电压穿越(High voltage ride through,HVRT)进行分析,得出不同故障条件下,储能变流器输出功率的限制条件。对交流侧输出控制利用外环为PQ功率控制,内环为正序、负序电流独立控制,利用半桥型双向Buck-Boost电路结合电压故障对应的约束条件,实现对直流母线电压的稳定进行控制。最后,搭建了储能变流器的Simulink仿真模型,对电池组在不同SOC条件下,储能变流器对几种不同类型的短路故障进行仿真,得出电池SOC对储能变流器输出特性的影响关系。对所提出的故障穿越控制策略进行正确性验证,由此可以证明,理论章节分析所提出的电池SOC与输出功率特性之间的关系与仿真结果相符,验证了所提出方法的有效性。