当今世界,能源和环境危机是全人类共同面临的挑战,也是影响我国社会发展的重要问题。大力推进能源革新、发展可再生能源已成为中国乃至全世界发展的当务之急。但是由于可再生能源诸如风能、太阳能等具有较强的随机性和波动性,大规模的接入传统电网将引起振荡。储能装置可以实现电能生产与时间上的解耦,把随机性、波动性的可再生能源变得可调、可控,需要伴随新能源一起使用。大部分新能源(如太阳能)和储能装置(如蓄电池)输出为直流,并入直流电网将减少变换环节,提高效率。此外,直流电网无需频率、相位同步及无功补偿,更容易控制。随着新能源的高速发展,直流电网具有较大的应用前景,直流变压器作为直流配电网的核心装置之一,其性能优劣会对直流电网的发展具有较大影响,引起了国内外学者的广泛关注和研究。自直流变压器提出以来,各研究机构提出了不同的拓扑结构,为了解决目前功率半导体器件电流电压应力不足的问题,目前应用较为广泛的是输入侧串联输出侧并联(ISOP,Input Series Output Parallel)结构,但该结构使用了多个变压器使得设计困难,成本增加。本论文考虑一种模块化多电平中低压直流变压器,只采用了一个高频变压器,简化了变压器的设计。该直流变压器基于双有源桥(DAB,Dual Active Bridge)DC/DC变换器和模块化多电平(MMC,Modular Multilevel Converter)技术,充分发挥了两种结构的优点,易于实现能量双向控制、软开关和容错控制,且工作电压范围宽。但是,该拓扑也存在两种结构带来的问题:(1)存在较大的回流功率和电流应力,降低了效率;(2)子模块电容电压需要均压。本文针对这两个问题开展了研究。针对回流功率的问题,本文针对DAB提出了一种三重移相控制。通过结合数学推导和图形分析的方法,推导出漏感电流最小时的优化参数,并分析了该控制方法下的功率半导体器件的软开关条件,保证了每个器件都能实现ZVS;根据电流应力最小时的优化参数,提出了统一的控制策略,使得DAB电路在所有工况下都能保证电流应力最小;最后给出了该控制方法下的实验结果对算法进行了验证。该控制策略同样适用于直流变压器,减小循环能量。针对子模块电容均压问题,前人提出的方案中存在电压增益受限或过功率零点控制策略失效的问题,因此本文提出了一种基于模块电容电压值的均压算法。相比前人的均压算法,本文提出的控制策略可工作在直流变压器的宽电压范围下,且能在中压侧产生更多的阶梯波,减小了变压器dv/dt的应力,保证了系统的稳定运行。最后本文给出了仿真和实验结果,验证了该均压控制策略的可行性。