本发明提供了一种基于超级电容的交流直挂式储能系统及其控制方法，具体为：一种基于超级电容的交流直挂式储能系统，其中，所述储能系统包括三条换流链，三条所述换流链的一端分别连接于交流电网的三相线路上，三条所述换流链的另一端互连，其中，所述换流链包括多个级联的功率单元，所述功率单元包括级联全桥电路、超级电容充放电控制电路以及超级电容组件，其中，所述级联全桥电路的交流侧级联；所述超级电容充放电控制电路包括双向DC/DC模块，所述双向DC/DC模块的一侧与级联全桥电路的直流侧连接；所述超级电容组件与双向DC/DC模块的另一侧连接。本发明提高了系统效率，同时可灵活适配不同电压等级需求。