随着储能行业的兴起,超级电容作为新型的储能元器件,具有高能量密度、大电流充放电、可快速切换、循环使用寿命长、无记忆效应等优点,在光伏风力发电系统、混合动力新能源汽车、不间断供电电源(UPS)等领域有着广泛的应用。超级电容应用范围广,具有特殊的充放电要求,故适用于超级电容双向DC-DC变换器的研究具有重要的价值。本文主要研究宽电压范围、大功率、大电流的超级电容双向DC-DC变换器。本文首先介绍了超级电容双向DC-DC变换器在直流微电网中的重要功能及具体技术参数,提出了带有反激电感的电流隔离型全桥双向变换器拓扑。对带反激电感的变换器实现宽电压范围的工作模式进行了分析,采用软启动和反激电感解决了变换器磁复位问题,增加隔直电容抑制了变压器磁不平衡。对双向DC-DC变换器进行的硬件电路设计,从主电路和控制电路两部分来分析。主电路设计,包括隔离变压器、反激电感、功率开关管等,并进行变压器绕组、反激电感绕组及开关管损耗分析。控制电路设计,包括采集、硬件保护、开关管驱动、通讯控制等,采样电路实现对系统中电压、电流的实时采集;保护电路实现对电路中出现的过流、短路等故障的保护;驱动电路保证开关管能够正常的工作;通讯电路实现DSP与外界的通讯需求。建立变换器的小信号电路模型,推导出系统传递函数,再借助于Matlab中SISOTOOL对传递函数设计了合适的控制器,使得模型的开环频率特性有合适的相位裕度,具有良好的动态特性和稳态特性。接着,数字控制器软件设计,对DSP软件总体设计和控制程序的双向控制设计,移相和双极性PWM驱动设计,使得变换器能够高效地运行。最后,在Saber软件中对变换器的工作模式及超级电容充放电特性进行仿真分析,并按设计要求搭建监控平台、上位机、液晶显示、超级电容机柜,最终完成双向DC-DC变换器样机的制作。在样机上进行变压器两端的电压电流、启动、停机、输出电压及纹波等测试。测试结果符合设计要求,验证了理论分析的正确性,实现了设计预想的目标。