交直流双向变换器是交直流混合微电网中能量交换的关键设备,针对不同的应用场合有着不同的电路拓扑结构。本文以应用于220V直流电压等级的两级式结构交直流双向变换器为对象,主要研究目前两级式交直流双向变换器普遍存在直流输出电压二次脉动纹波问题以及轻载工况下输出电压增益升高问题。介绍了两级式交直流双向变换器的电路拓扑和工作原理,前级采用单相全桥电路拓扑,后级采用隔离型CLLC直流变换器。推导了前级AC-DC变换器的数学模型,采用双闭环控制实现直流侧稳定输出以及交流侧单位功率因数控制。针对直流电压二倍频脉动问题,分析了前级产生二倍频脉动的机理以及二倍频脉动对系统造成的不利影响,采用Buck型有源滤波电路对直流纹波进行抑制,并提出了相应的控制策略。针对隔离型CLLC直流变换器在轻载工况下输出电压增益升高问题,本文采用基波等效分析法建立了后级隔离型CLLC直流变换器的增益模型,分析了电感系数k与品质因数Q对增益的影响,提出了一种谐振参数的优化设计方法,使隔离型CLLC直流变换器在额定开关频率附近都能稳定运行。分析了轻载工况下谐振变换器输出电压增益升高问题产生原因,采用双侧控制解决了此问题,使得电压增益在全负载范围内保持为1。设计开发了一台功率为1500W的两级式交直流双向变换器实验样机。实验结果验证了本文所提的设计方法及控制策略能够有效地解决直流电压二倍频脉动问题以及轻载工况下输出电压增益升高问题。