近年来,可再生能源在电力系统中的比重逐渐增加,但是其输出功率具有波动性和间歇性的特点,限制了可再生能源发电大规模接入电网的能力。可再生能源微电网通过配套电池储能系统,可以有效提高电网的稳定性,提升电网接纳可再生能源的能力。大容量变换器和储能电池的成本因素限制了电池储能系统推广应用,而退役锂电池和链式拓扑结构为解决成本问题提供了新的解决思路。本文首先分析了储能系统的拓扑结构和控制策略的研究现状,设计了一种具备独立直流输出端的级联型电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)的拓扑结构。分析了PET中级联H桥拓扑的工作原理,基于数学模型采用单相dq矢量分析实现功率解耦,并设计了电流闭环控制器。分析了PET中电流型双向隔离DC-DC变换器的工作原理、传输特性和最优调制策略,建立了各模态小信号模型,基于模式Ⅰ设计了稳压控制器。储能系统结合控制目标和拓扑结构设计了能量层、功率层和SOC层的三层控制架构。能量层响应调度指令,平抑功率波动、削峰填谷以及无功补偿;功率层基于荷电状态(State of Charge,SOC)分配有功功率并均分无功功率,充分利用系统容量;SOC层均衡退役锂电池的荷电状态,避免短板效应,同时稳定高压母线电压。针对交直流功率不匹配产生的二次纹波的问题,设计了功率前馈的抑制策略,同时鉴于系统的复杂庞大,分析了各级模块的容错设计。分析给出了系统的主电路参数设计方法和器件选型,设计了3MVA/12kV的中压系统,仿真验证了控制策略的正确性。同时设计了一套1kW的储能系统验证平台和对应仿真系统,经实验和仿真证实了本文设计的系统设计方案应用于实际系统的可行性和可扩展性。