应急保供电系统作为电网应急供电的主要力量,在诸多中小型用电场所发挥日趋显著的作用。当前以柴油发电机为主的离网型应急电源无法实现无缝切换,飞轮储能供电系统输出电能质量高,但存在着投资及运行维护成本高、调试工作量大等不足,且大都只能提供分钟级以内的短暂应急支撑,需要配合柴油发电机使用。为满足重要场合保供电的低损耗、零噪声、不间断在线运行和高可靠性的诸多需求,本文以锂离子电池为储能载体,以双向变流器作为电网、储能电池及负荷进行能量交换的接口,根据不同应用场景提出包含串联、并联及双回路的在线多模式保供电策略,实现基于大功率电池储能系统的在线保供电,灵活满足多场景下重要用户的不间断用电需求。本文主要工作如下:(1)提出一种基于电池储能和双级交直流变换结构的在线保供电拓扑,根据不同工况能实现串联模式的在线保供电,以及并联和双回路两种模式的后备式保供电,满足多场景下重要场合保供电需求。基于保供电系统拓扑结构,提出了一种可靠性冗余策略,系统能自动切换至冗余方案保供电,实现三种模式间的灵活切换,提高了系统自身的可靠性。(2)分别研究并网型和离网型储能变流器的控制策略,进而提出重复PI控制的复合控制方法,该方法在PI控制基础上附加一个重复控制环,能有效提升非线性负荷接入供电系统时的电能质量。在此基础上,提出串联模式的预并网、并网及离网三步策略,分析并联模式的并离网无缝切换策略以及双回路模式的单双配电网供电策略,从而形成在线保供电系统的整体控制策略,可应对重要负荷多场景下的在线保供电。(3)以电网电压采样值的绝对值累加和作为电网掉电检测的判别依据,同时采用引入正反馈的改进主动频率偏移检测法检测孤岛,通过综合判断能及时有效地检测出电网故障。然后采用双同步坐标系软件锁相环,确保在电网电压正常和各类故障下实现精准锁相,为储能变流器提供精确的相位跟踪。(4)利用实验室搭建实验平台对串联、并联和双回路三种模式分别进行实验测试,测试结果满足理论分析,串联模式实现Os无闪动在线保供电,并联模式基本实现无缝切换,双回路模式能为两条甚至多回路保供电,三种模式都能实现为重要负荷不间断供电。基于理论分析,研制一套基于电池储能的在线保供电装置,在某体育公园和某山庄进行试点应用。