双向DC-DC直流变换器是电动汽车中重要的电能变换部分,近年来,双有源全桥变换器(DAB)的应用和氮化镓(GaN)等新一代半导体材料的出现,都为双向DC-DC的性能优化提供了新方向。本文研究了基于GaNHEMT器件的高功率密度双有源全桥变换器设计方法,并分析了平台的整体性能。本文主要工作分为以下几部分。首先,本文对比几种常见的双向DC-DC拓扑结构,总结了双有源全桥变换器电路的优点,并对其工作原理进行了深入分析,进而介绍了几种常用的移相控制方法,对各自优缺点进行了详细对比。接着,论文分析了 GaN HEMT器件的结构,并通过搭建双脉冲测试平台(Double Pulse Test,DPT),对 E-mode 和 Cascode 两种类型的 GaN HEMT 开关特性进行了详细对比分析,并根据实验数据计算得出GaN HEMT的驱动损耗和导通损耗,为下文基于GaN HEMT的DAB平台的设计提供理论支撑和数据参考。其次,本文设计了一台基于E-mode型GaN HEMT的双有源全桥变换器实验平台,详细介绍了其硬件设计方法,包括主电路参数选择、驱动设计要求及控制设计。由于GaN HEMT器件的开关速度非常快,对寄生参数非常敏感,本文还详细分析了双有源全桥变换器PCB布板的注意事项。在实验结果部分,首先给出了平台在200kHz及进一步提高开关频率后的电压、电流波形和整体效率,并对不同开关频率下的波形和效率进行了对比分析。之后进一步讨论分析了整体损耗分布情况,为高功率密度双有源全桥变换器的设计提供了依据。