随着电池在电动汽车、储能、通信、航空航天等领域的广泛应用,对大容量动力电池的需求也在逐年大幅增加。电池化成作为电池生产过程中的关键工序,对电池的品质、质量和生产成本有直接的影响,而电池化成充放电电源是电池化成质量的根本保证。为了在大规模的电池生产过程中提高电池的循环寿命、节约能源、降低生产成本,本文对适用于电池化成的双向直流变换器进行了研究。本文首先根据电池化成设备输入输出高变比和低压大电流的特点,采用了级联式直流变换器的拓扑结构,一级采用隔离型的双向DC/DC变换器,另一级采用非隔离型的双向DC/DC变换器。经分析比较,选择了双向半桥倍流变换器和双向Buck-Boost变换器。然后分析了双向半桥倍流变换器在正常工作状态和启动状态时的工作原理,并用Saber软件进行了仿真。采用状态空间平均法建立了变换器在双向能量流动时的小信号模型,对其闭环的稳定控制进行了研究,给出了补偿电路的设计方法。设计了变换器的主电路、控制电路、驱动电路和保护电路,分析了在不同功率流向时高、低压侧开关管的电压应力,并给出了抑制措施。接着分析了双向Buck-Boost变换器的工作原理,采用同一套PID控制器参数实现了变换器的双向稳定控制,采用CPLD灵活的实现了脉冲复杂的逻辑控制。设计了主电路、控制电路和驱动电路,采用检测电感电流的方法解决了启动和轻载时器件应力大、损耗高的问题。还研究了双向Buck-Boost变换器模块的交错并联技术。最后,根据设计参数制作了双向半桥倍流变换器和双向Buck-Boost变换器的样机。在不同功率流向和不同功率等级状态下进行实验,给出了实验波形和分析,实验结果验证了设计和分析的正确性。