在微电网中储能系统发挥着维持短时功率平衡、改善电能质量和提升发电质量的重要作用。锂电池储能具有比能量高、循环寿命长、效率高等优势,特别适合于微电网储能使用。本文针对直流微电网的应用场合,提出了一种模块化多电平储能变流器。它不仅保持了常规储能变流器控制能量双向流动的特性,还可以独立调制各个电池的充放电速率,实现了储能变流器与锂电池均衡电路的结合,具有很强的工程应用价值。首先,介绍了课题的背景和意义,讨论了储能系统在微电网中的重要作用;介绍了储能变流器和锂电池均衡电路的研究进展;阐述了将储能变流器与锂电池均衡控制相结合的设计思路;结合MMC在交流储能系统中的研究现状和直流储能变换器研究进展,提出了模块化多电平储能变流器拓扑方案。接着,对模块化多电平储能变流器的控制策略进行了探讨。设计了带电压前馈的电压电流双闭环控制策略和功率电流闭环控制策略;讨论了基于占空比微调的均衡控制策略及其限定条件,提出了一种基于子模块旁路与锁定接入的均衡控制策略,实现了模块间的电量均衡;根据直流微电网的实际情况,设计了应用于直流微电网的储能系统控制策略。最后,在Matlab/Simulink环境下搭建了模块化多电平储能变流器的仿真模型,对闭环功率控制策略及几种不同条件下的均衡控制策略进行了仿真分析。搭建了基于TMS320F28335的实验平台,进行了相应的实验验证。实验结果证明了本课题所提出的模块化多电平储能变流器及其控制策略的有效性和可行性。