随着近年电力系统中新能源发电系统的大规模接入并网,其功率波动所带来的稳定性问题不容忽视,而配备大规模储能系统可以良好的解决这一问题,因此储能的研究成为热点。在储能系统中,双向DC-DC变换器扮演着重要的角色,已经受到了业界的广泛关注。根据本文提出的储能系统设计要求,对三电平半桥倍流变换器进行了深入研究。首先,对三电平半桥倍流变换器的控制方式和工作原理进行了分析,并根据电路参数对元器件进行了设计和选型。然后,利用Matlab对变换器进行了仿真,并对变换器的主电路、采样电路、驱动电路和控制电路进行了设计,搭建了实验样机。最后,编写了DSP控制程序,实现了变换器的闭环控制。在实验过程中,分析了Buck方向和Boost方向下倍流开关管关断时产生电压震荡的原因,并通过添加钳位电路和RCD吸收电路消除了电压震荡。三电平半桥/全桥变换器同样满足储能系统设计要求,本文也对其进行了深入研究。首先分析了传统单移相控制方式的工作原理,针对其存在较大环流功率等问题,提出了PWM控制方式和PWM加移相的控制方式。然后分别对3种控制方式建立了三电平半桥/全桥变换器的损耗模型,通过优化计算,提出了一种效率优化控制策略。分析了单移相控制方式的死区影响问题,提出了死区补偿控制方式。最后,搭建了实验样机,编写了控制程序,对理论分析进行了实验验证。为了克服三电平半桥/全桥变换器端口电流纹波较大的问题,对其进行了改进。首先分析了改进型三电平半桥/全桥变换器在PWM控制方式和单移相控制方式下的工作原理。然后,对三电平半桥/全桥变换器的样机进行了改进,编写了控制程序,进行了实验验证。实验结果表明,改进型三电平半桥/全桥变换器可以明显减小端口电流纹波。