锂离子电池因其能量密度高、重量轻、无污染、环保、充放电电压稳定及便于控制越来越被广泛使用。随着锂离子电池在大容量储能电站、城市轨道列车以及混合动力动车组等大功率场合的应用,电池电压等级不断提高,目前已达1500V等级。为了保证锂离子电池的可靠工作,需要定期对电池进行充放电保养、测试与维护,然而目前市场上的电池测试设备输出电压多为1000V以内,不能满足中高压场合的锂电池测试应用需求。本文以此为背景开展了研究工作,研制了一台额定功率300kW、额定输出电压1500V的电池测试设备样机。该中压大功率锂电池测试设备采用三电平拓扑结构,前级为NPC三电平PWM整流器,后级为三电平非共地的双向DC-DC变换器。研究和开发工作围绕硬件参数设计、控制策略和控制系统实现及实验调试展开。在硬件设计方面,分析了前后级主电路的工作原理,通过仿真和计算设计了主电路参数,对设备主电路主要器件进行了选型设计。在系统控制策略方面,研究分析了网侧SVPWM调制方法,网侧NPC电路的电网电压定向控制策略和电压电流双闭环控制策略以及电池侧双向DC-DC变换器的双闭环和单电流环控制策略,在MATLAB中搭建了双级联拓扑结构的仿真模型,验证了电池测试设备的恒压、恒流充放电测试功能,证明了相关控制策略的可行性。针对三电平电路中点电位不平衡问题,分析了双级联拓扑造成中点电位不平衡的原因,采用了对前后级电路分别进行中点电位控制的方法,并通过仿真和实验验证了对前后级电路分别控制的可行性。为了实现对电池测试设备的控制,设计的电池测试设备控制系统包括上位机、触摸屏、下位机三部分,重点开发了触摸屏和下位机控制程序,对各部分的功能进行了分析说明。最后对设计的300kW电池测试设备样机进行了实验调试,包括充放电实验和功率实验等,通过对实验波形和测试数据结果的分析,验证了控制策略和调制算法的可行性,证明了所设计的电池测试设备已基本达到了设计要求。