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当前，双向DC-DC变换器已经被广泛地应用在电动（混合动力）汽车、不间断电源系统、新能源（太阳能、燃料电池等）发电系统、电子负载等领域。采用移相控制的双有源桥变换器可以实现双向工作模式的无缝切换。但是，当电压范围变化较大时，其存在变换器环流损耗较大，软开关范围较小等缺点。带有源钳位电路的电流源型半桥变换器采用脉宽调制（PWM）加移相控制可以有效调节低压侧电压幅值，降低变换器的工作环流。然而，该电路高压侧开关管电压应力较大，且控制策略受到变换器寄生参数的限制。为此，论文重点研究了双向DC-DC变换器的拓扑和控制策略，对于提高变换器的工作可靠性和效率具有重要的意义。首先研究了传统的带有源钳位电路的电流源型半桥变换器的工作原理，并进行了PSIM仿真和实验验证。针对高压侧开关管电压应力过高的问题，提出了一种应用于高压场合的三电平双向DC-DC变换器。低压侧采用电流源型半桥拓扑，高压侧采用半桥三电平拓扑。分析了变换器的工作模态，提出了高压侧的均压方案，实现了高压侧功率器件的均压。其次，通过PSIM仿真分析了传统的PWM加移相控制策略的缺点。基于三电平双向DC-DC变换器论文提出了一种直接电流斜率控制策略。当变压器变比存在误差或考虑其它寄生参数时，通过对比传统的PWM加移相控制和所提出的直接电流斜率控制的电流效果，验证了直接电流斜率控制能够实现更低的电流应力，更低的关断尖峰，从而获得更高的效率。最后，研制了一台额定功率1000W的原理样机。实验结果表明，三电平双向DC-DC变换器可以有效实现高压侧开关管的电压均分，降低电压应力。直接电流斜率控制策略可以在变压器变比存在误差的情况下有效控制变压器漏感电流，提高了变换器的工作效率。同时，变换器各开关管均可以实现软开关，提高了变换器的可靠性。