面对全球气候变化,我国积极实施应对战略,“碳达峰”和“碳中和”也于2021年首次写入政府工作报告中,引发社会广泛关注。使用清洁新能源替代化石能源,转变能源结构,从源头上减少碳排放,是减少碳排放的方式之一。在新能源储能系统中,双向DC-DC变换器可实现能量在储能元件与外电源系统间传递,避免能源浪费,具有良好的实际应用意义。本文以锂电池充放电系统为应用场景,研制了一台全桥推挽双向DC-DC变换器样机并研究其混合控制策略,通过仿真和实验验证样机与控制策略设计的可行性。论文主要内容如下:首先,对常见的双向DC-DC变换器的拓扑结构进行对比分析,鉴于低压大电流的应用需求,选取全桥推挽双向DC-DC变换器作为研究对象。通过分析充电模式和放电模式的工作时序图,对全桥推挽双向DC-DC变换器进行建模,推导输入电压与输出电压的传递函数。为减小变换器开关器件损耗,采用同步整流技术。其次,详细研究了比例积分控制器、准比例谐振、比例前馈控制器的工作原理,并基于MATLAB/Simulink搭建了仿真模型。为提高系统动态响应速度,提出充电模式使用PI与准PR混合控制器,放电模式使用PI与PFF混合控制器。仿真结果表明,在PI控制器的基础上增加准比例谐振控制器,可改善变压器高压侧的电压波形,提高系统传输效率和系统稳定性。与PI电压电流双闭环控制器相比,PI与准PR混合控制器的动态响应时间从12.15ms缩短至2.9ms,PI与PFF混合控制器的动态响应时间从8.5ms缩短至5.1ms。最后,对样机软硬件进行设计,包括功率元件的参数计算和选型,控制回路的驱动电路和采样电路设计,以及程序流程和代码编写。基于上述分析制作一台充电模式额定功率2.1k W,放电模式额定功率1.65k W的实验样机,并对样机进行测试,验证了样机设计的可行性。实验结果表明,本文所设计的样机能够实现充电模式输出恒定14V电压,放电模式输出恒定380V电压。同时,为避免锂电池过度放电,样机增加了功率流双向切换功能,可依据锂电池电压自动选择工作模式,实现能量双向流动。