双有源桥（dual active bridge,DAB）变换器因其输入输出隔离、自然实现软开关、高功率密度和效率、能量双向传输等优点,在直流微网和电力电子牵引变压器（power electronic traction transformer,PETT）等场景中得到了广泛应用。本文以DAB变换器作为研究对象,在模型建立、效率优化和动态性能优化等三个方面进行了研究,为DAB变换器的工程应用与设计提供了参考。在三重移相（triple phase shift,TPS）调制下,变换器的工作模态划分通常需要列举所有可能的工作模式,并分别讨论其特性,这增加了优化过程的复杂度。本文在交流等效模型的基础上,采用对称变换和空间投影方法,消除了冗余可行域,并证明了正向、反向功率传输,Buck、Boost模式均可统一到Buck模式正向传输工况进行控制,无需数倍复杂计算。同时,变换器的效率优化问题可简化为最小化电感电流有效值的优化控制问题,该问题的数学形式可用不同模式下的约束优化问题来描述。针对求驻点法和Lagrange乘数法在数学上缺乏严格性、无法得到所有极值解的不足,本文采用不等式约束优化问题的最优性条件求解该数学问题,分类讨论了各种约束情况下可能的局部极小值解,最终得到了全局极小值解的解析形式。另一方面,动态性能也是衡量控制器性能的一个重要指标,传统的电压环比例-积分（proportional–integral,PI）控制响应速度慢、参数整定复杂。为进一步提高动态性能,文章基于最小电感电流有效值控制模型研究了一种直接功率控制策略,通过变换器的瞬时负载功率实时计算调制参数。该策略只需增加一个输出电流传感器,在一个开关周期内即可给出准确控制输出。最后,在采用SiC器件的小功率变换器样机上,使用现场可编程逻辑门阵列（fieldprogrammable gate array,FPGA）实现了基于最小电感电流有效值模型的直接功率控制算法。相比于传统的单移相（single phase shift,SPS）调制,优化后的TPS调制提高了变换器在中、低功率段的效率,且最高实现了13%的提升。在100 V到200 V宽输入电压范围和0 W到270 W全功率范围内的输入阶跃和负载阶跃工况下,相比于电压环PI控制至少60 ms的响应时间,直接功率控制最快可使变换器在150μs后进入稳态,验证了该控制策略的优越动态性能。