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本文以新能源领域和电池储能系统中的双向DC-DC变换器为背景,重点研究了电压源型DAB变换器、LC串联谐振型DAB变换器、多端口双向DC-DC变换器三种典型拓扑的工作原理、控制策略和功率传输特性等。首先对电压源型DAB变换器在移相控制策略下的工作原理进行了分析,建立了等效电路模型。同时对功率传输时的工作模态进行了分析,对变换器的功率传输特性进行详细推导,分析了传输功率、回流功率与移相占空比之间的关系。根据软开关的定义,推导了原副边全桥变换器中开关管实现零电压开通的条件,分析了不同电压转换率下的软开关情况。其次,采用基波分析法建立了 LC串联谐振型DAB变换器近似等效电路模型,推导了变换器的功率传输表达式。详细阐述了其在移相控制方式下的工作原理、功率传输特性、软开关实现条件以及三种软开关模式。并对谐振电流的峰值进行了相关推导,便于谐振腔的设计。与非谐振型DAB变换器相比,LC串联谐振型DAB变换器在实现软开关的同时,谐振腔电流更接近于正弦,开关管关断电流较小,降低了关断损耗,并且可以改善系统电磁兼容特性。再次,分析了三端口双向DC-DC变换器拓扑的工作原理。通过Y型和△型等效电路推导了变换器三端口的功率传输特性。为实现各端口之间的功率解耦控制,提出了一种基于多端口双向DC-DC变换器的新型解耦控制方法,结合Y型等效电路,通过理论分析推导了系统各个端口实现独立控制的条件。针对多端口双向DC-DC变换器在所提新型电池储能系统中的应用,采用串联电池模块差异电流的独立控制,实现系统部分功率控制,提高了储能系统的能量利用率。最后,在变换器参数及软硬件设计的基础上,利用Matlab/Simulink进行仿真验证。搭建了三种DC-DC变换器拓扑的硬件实验平台,对不同给定电流、不同电压转换率下的实验波形进行了分析,实验结果验证了文中所提电路拓扑及其控制策略的正确性和可行性。