直流微电网系统中,分布式电源受环境影响较大,导致其输出电压存在波动问题。为提供稳定的直流母线电压,对储能系统的快速性以及鲁棒性有着较高的要求。本文以双有源桥（dual active bridge,DAB）DC-DC变换器和储能电池组成的储能系统为研究对象,重点研究双闭环模型预测控制、直流母线稳态电压补偿控制、扩展移相控制等相结合的优化控制策略,实现稳定的直流母线电压,提高变换器动态性能,以及提升系统效率。本文主要研究内容如下:首先,介绍了用于直流微电网的DAB变换器储能系统,分析DAB变换器在单移相（single phase shift,SPS）和扩展移相（extended phase shift,EPS）控制方式下的工作原理和基本特性,并将两种控制方式进行对比分析,研究EPS控制方式优化的可行性。其次,在DAB变换器的状态空间平均模型基础上,提出一种基于电压、电流双闭环模型预测控制（double model predictive control,DMPC）的稳定直流母线电压策略,提高变换器动态性能。针对在推导控制策略过程中忽略的因素以及死区时间影响等造成的直流母线稳态电压误差,引入基于误差灵敏度区的直流母线稳态电压误差补偿方法,形成复合控制,在补偿稳态电压误差的同时,可以减小对本文控制策略动态性能的影响。再者,针对EPS控制方式,基于拉格朗日乘子法,研究最小电流应力优化、最小回流功率优化控制策略,并与SPS控制方式下特性进行对比。建立权重优化函数,对电流应力和回流功率进行双目标权重优化,提高变换器效率。针对不同模式下有多种移相比组合,引入图示法可以简单、方便选取最优移相比组合,同时给出了权重因子的选取方法。将EPS效率优化控制与DMPC策略相结合,提高变换器动态性能和效率,实现对变换器性能的综合优化。最后,搭建基于DAB储能变换器仿真电路模型,模拟多种工况下的仿真结果表明不同模式之间可以快速、平滑切换,提高了变换器的动态性能、鲁棒性以及效率。搭建了小功率实验样机,实验结果验证了所研究的控制策略具有良好的动静态性能,表明控制策略的有效性以及理论分析的正确性。