随着电力电子技术的发展,在电动汽车、直流微网和储能系统等场合中,隔离型双向DC-DC变换器的应用日益增多。隔离型双有源桥(dual active bridge,DAB)DC-DC变换器具有电气隔离、动态响应快、功率密度高等优点,逐渐成为当前大功率双向DCDC变换器的主流研究对象。本文首先基于三移相的调制方式介绍了双有源桥DC-DC变换器在一个开关周期内的工作模态,并根据工作状态利用状态空间平均的方法推导出DAB的电流和功率表达式。然后对比了单移相、双移相和三移相三种不同调制方式下DAB的功率传输特性,总结出双移相和三移相都能有效降低DAB的回流功率,提高系统的整体效率。在上述分析的基础上,基于谐波分析法,将DAB变换器的电感电压和电感电流进行傅里叶级数分解,然后对比了基波与不同次数谐波之间所产生的有功功率和无功功率与理论值间的关系,推导出了利用基波功率来描述DAB变换器的统一功率模型。利用基波回流功率模型和拉格朗日乘子法可以计算出使DAB回流功率最小的移相角,使用该移相角对DAB进行调制即实现了基波回流功率最优调制。针对在直流微网中的中高压应用场景,DAB变换器通常采用输入串联输出并联(Input Series Output Parallel,ISOP)的多模块组合方式来实现提高耐压范围和功率传输范围的目的。在ISOP-DAB变换器中,由于不同模块间的参数存在差异,因此需要对不同的模块实现输入均压和输出均流控制。首先对单个DAB模块的小信号模型进行了分析,然后进一步对多模块DAB三闭环控制进行了解耦,解耦后的多模块DAB可用单个DAB的小信号模型进行表示。最后基于解耦模型推导了ISOP型多模块DAB的输入阻抗模型。然后,在SIMULINK中搭建了模型对本文提出的分析和控制策略进行了仿真。最后,进一步介绍了实物样机中各种器件和选型方法和参数的计算过程,并用样机验证了分析和仿真的正确性。