以双向DC-DC变换器为核心的直流储能方案克服了传统电梯制动方案的能量浪费及并网逆变方案的谐波污染问题,近年在电梯节能领域中兴起,具有重要的研究价值和广阔的应用前景。因此,本文将设计一款功能完善、性能优良的双向DC-DC变换器,并通过控制算法的改良提高系统的控制效果。本文首先介绍了电梯节能系统的基本结构,根据实际应用环境确定了双向DC-DC变换器的功能指标,选择双向全桥拓扑作为系统的主拓扑结构,并针对该拓扑在实际应用中存在的关键问题给出了相应的改进方案。根据系统常用的控制结构和建模方式,确定了模拟峰值电流内环结合数字电压外环的双闭环控制结构。针对系统电流环和电压环的闭环带宽差异,采用离散化方法对电流环建模,分析了其存在的稳定性问题,并采用斜坡补偿技术对次谐波振荡现象加以抑制;采用状态空间平均法对电压环建模,分析了其频域特性,并以此指导控制器设计。为提高系统控制性能,对分数阶PI~λD~μ控制理论进行研究,在同一频域约束条件和时域评价指标的设计原则下,整定出两个能量方向上的分数阶PI~λ控制器和整数阶PI控制器的控制参数。针对传统Oustaloup间接离散化方法频带外拟合精度较低且低频增益有限的问题,通过为有理化近似函数配置积分环节的方法,提高了分数阶PI~λ控制器的离散化实现精度。利用Matlab/Simulink仿真平台对比了两种控制器的控制性能,结果表明分数阶PI~λ控制器具有比整数阶PI控制器更好的灵活性和鲁棒性,提高了系统的控制性能。最后,完成了系统硬件电路和软件程序的设计,搭建了双向DC-DC变换器系统平台,并设计了电流环和电压环的实验方案。实验结果表明,设计的双向DC-DC变换器性能良好,且分数阶PI~λ控制器提高了系统的控制性能。