双有源桥变换器由于其双向功率处理、高功率密度和软开关等优点,已成为能量存储系统中双向DC/DC变换器的通用解决方案。由于负载及电池充电状态的可变特性,对DC/DC变换器在宽电压范围内工作的需求不断增加。宽电压条件下,单移相控制下的双有源桥变换器存在软开关实现困难、高循环电流、效率低下等问题。采用三移相控制可实现最小的电流应力、最小的功率损耗和最大的ZVS范围,但其控制也最复杂。本文首先对三移相控制下的双有源桥变换器进行了全面分析。根据三移相控制的工作原理,提出了一种初级和次级全桥电压解耦的工作模式分类方法,明确并完整地对三移相控制下12种工作模式进行了分类。在此基础上,为了评估不同的工作模式并对三移相控制进行优化,对变换器的三个性能指标进行了研究。采用分段分析的方法,分别建立了三移相控制的电流应力、传输功率和软开关的解析模型,得到了各工作模式下双有源桥变换器的电流应力特性、传输功率特性及软开关特性。其次,提出了一种基于三移相控制的电流应力优化策略,该优化控制策略可以在保证软开关运行条件下减小变换器的电流应力,提高变换器在电压不匹配条件下的性能。通过引入成本函数优化方程,以电流应力为目标函数,求解得到了三种高效工作模式下的最优移相比组合。在此基础上,通过构造虚拟功率分量,得到了关于电压传输比及虚拟功率分量的最优解及工作区域划分方法。最后,根据虚拟直接功率控制的思想,设计了基于优化三移相控制的闭环控制策略,以改善双有源桥变换器的动态性能。此外,对比分析了单移相控制、优化双移相控制及优化三移相控制的电流应力,证明了优化三移相控制在整个功率范围内具有最小的电流应力。最后,给出了变换器的漏感和变压器的参数设计过程。根据上述理论分析结果,搭建了仿真模型和一台200W双有源桥变换器样机进行实验验证,验证了所提出的优化三移相控制策略。整体效率达90.6%。