一种两级充放电系统，属于双向功率变换系统，解决现有两级充放电系统容量小、功率支撑时间短和运行模式简单的问题。本发明包括双向交直流变流器、控制器和N台双向直流变流器，双向交直流变流器通过直流母线和N台双向直流变流器输入端并联，N台双向直流变流器输出端分别用于连接N组电池，控制器包括模式判断模块、孤岛运行模块、并网放电模块、并网充电模块、分段恒流充电模块和恒流恒压充电模块，控制器生成驱动信号分别送至双向交直流变流器和N台双向直流变流器。本发明系统容量大、工作模式丰富、可靠性高，可实现孤岛运行、并网放电、并网充电、分段恒流充电和恒流恒压充电五种工作模式，适用于兆瓦级功率储能系统应用。