随着国家《2030年前碳达峰行动方案》和“十四五”工业绿色低碳发展计划出台,电力转型释放出巨大的机遇和潜能,直流配电网可以很好地协调分布式电源和电网接入之间的矛盾,充分开发分布式能源的价值和效益,成为电力行业发展的新方向。然而,传统DC-DC变换器存在拓扑结构单一和功率密度小等问题只能完成能量的单向传输,这使得分布式能源不能充分利用。针对分布式能源能量传输的问题,本文基于低压直流配电网三端口DC-DC变换器实现直流配电网、分布式能源和低压负载之间的能量传递。该变换器既可以向分布式能源和低压负载充电,同时分布式能源也可回馈直流电网。论文主要研究工作如下:首先,介绍了三端口DC-DC变换器能量传输模式,结合变换器的拓扑结构和能量传输模式,建立了变换器简化等效模型。对变换器频率特性及电压增益特性展开研究,讨论了励磁电感与一次侧谐振电感比值参数k和品质因数Q对变换器电压增益特性的影响,并在此基础上通过优选参数k和Q对变换器谐振腔设计,使变换器在正、反向运行时均能满足电压增益需求,通过不同负载下的仿真结果验证了谐振腔元件选择的合理性。其次,选取0.15mm超薄硅钢片为铁心材料,利用单片硅钢片测试系统对超薄硅钢磁特性进行了测量,基于超薄硅钢片磁特性测试结果利用面积乘积AP法以最小化损耗为目标优化设计了一台20k VA三绕组中频变压器,在此基础上,对中频变压器损耗进行研究并完成了电磁与温升校验。再次,基于超薄硅钢片的磁特性对三绕组中频变压器进行电磁热双向耦合有限元仿真,利用电磁仿真得出中频变压器损耗分布与铁心内磁场分布;通过电磁热双向耦合仿真得出变压器空载时铁心温度分布及额定负载下绕组温度分布,验证了设计方案的正确性。最后,制作了三绕组中频变压器样机,完成了中频变压器空载试验,分别得到中压侧和低压侧施加激励时中频变压器的励磁电流、磁滞回环、磁化曲线和铁心损耗曲线。搭建了20k W三端口DC-DC变换器实验平台,并在此基础上在不同负载下开展实验研究,验证了超薄硅钢片应用于大功率中频变换器领域的可行性。