在能量需要双向流动的场合中,如直流不停电电源系统、航天电源系统等传统领域,双向DC-DC变换器已广泛应用,且技术已经相对成熟。随着电力工业技术的快速发展,特别是电力电子技术的进步,在V2G和新能源并网领域中,对双向变换器的性能要求越来越高。结合目前中、大功率DC-DC变换器的应用需求,本文以高频隔离型双向全桥DC-DC变换器为对象,对其关键性能展开研究。针对双向DC-DC变换器的正、反向两种工作模式,详细分析各模态工作过程,并总结出全桥类变换器的固有缺陷,即滞后桥臂难以实现软开关和副边有效占空比的丢失现象。在此基础上,对5kW双向DC-DC全桥变换器的主电路进行参数设计,完成变压器和关键元器件选型。小信号模型的建立是设计控制器的关键,论文以非隔离型正向Buck和反向Boost小信号模型为基础,采用状态空间平均法建立了双向全桥DC-DC变换器的小信号模型,对其控制方法进行研究,并分别采用电压环、电流环和功率环控制变换器实现恒压、恒流及恒功率输出。为适应不同应用场合,要求变换器在额定输出电压范围内输出任意电压值。在不能忽略死区时间的情况下,本文分析了移相调压方式无法可靠零压输出的问题,并提出在低压输出时将调节方式切换为PWM占空比控制;死区时间内完成开关管并联电容的充放电是实现软开关的必要条件,针对不同的负载情况,推导出所需的死区时间范围,给出了动态调节死区时间的过程。论文搭建了基于DSP数字控制的5kW双向全桥DC-DC变换器样机的实验平台,并分析了系统组成,完成了部分硬件电路和数字PID控制器的设计,实验结果表明:该变换器可以达到预期目标,实现所要求功能。该研究成果可在新能源并网、电动汽车等需要能量双向流动的应用场合发挥重要的作用。