电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)在电网中能起到平滑功率、削峰填谷等功能，是未来电网的重要组成部份。相比于其他大规模电池储能系统，储能型模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter with integrated BESS, MMC-BESS)具有模块化、电池分布式接入、可提供直流母线等优点。但电池功率不平衡会导致MMC-BESS系统特性的恶化。为减小电池功率不平衡的影响，本文着眼于MMC-BESS中储能集成方式，提出了一种基于隔离三端口变换器的储能接入方式，并对其控制展开了研究。
　　本文提出一种基于隔离三端口变换器的储能接入方式及拓扑，通过将每一个储能模块经过隔离三端口变换器与MMC-BESS中一相上、下桥臂的子模块相连，解决了桥臂间储能功率不平衡的问题，并实现了子模块电容电压脉动的抑制。通过分析MMC-BESS内部功率传输关系，说明了所提出的储能集成方式消除基频环流和抑制子模块电容电压脉动的原理；以半桥型隔离三端口变换器为例，说明了其功率传输的原理，给出了功率与相位差的开关平均模型，并讨论了相位差的取值范围，为后续研究与分析做铺垫。
　　隔离三端口变换器通常用来在三端口间传输直流功率，但作为MMC-BESS储能接口变换器使用时，需要同时在储能模块端与上、下桥臂端之间传输直流功率和在上、下桥臂端之间传输交流功率。考虑功率传输需求与变换器的控制自由度，本文选择储能端口分别与上、下桥臂端间的相位差作为控制量，通过控制其中的交/直流分量以达到控制储能功率和桥臂间交流功率传输的目的。研究了在此控制方式下功率传输的特性，指出：当相位差基频变化时，会在端口间传输基频和二倍频功率，而且端口间传输的交/直流功率会互相影响，而体现在端口功率上则为储能端口中引入二倍频脉动功率。而且交流功率传输改变了隔离三端口变换器的开关纹波特性，导致开关纹波也在储能功率中造成了二倍频脉动。为抑制储能端口中二倍频脉动功率，提出了基于功率-相位差求解和基于二倍频分量注入的改进控制方案。仿真验证了理论分析的正确性及改进控制方案的有效性。
　　基于所提出的储能接入方式，给出了MMC-BESS的整体控制策略，说明了所提出的储能接入方式对MMC侧和荷电均衡控制的简化。重点研究了隔离三端口变换器的控制策略，提出了基于电池电流闭环的电池功率控制策略，其控制器选择比例-积分-谐振控制以进一步抑制电池功率中的二倍频脉动；给出了桥臂间电容电压差控制结构和相应的控制器，分析了其保证储能功率均分和抑制子模块电容电压脉动的原理，并通过前馈控制改善了电容电压脉动抑制的响应速度。之后，通过仿真验证了控制策略的有效性。
　　为验证上述研究的正确性，在隔离三端口变换器平台和MMC-BESS平台上对三端口变换器的功率传输模式、功率传输特性及所提出的储能接入方式的功能等进行了验证。