环境和能源等问题给电力电子学科提出了高效率发电、高效率电力变换和控制的要求。在这种高效率、高性能电力变换要求下,软开关多电平变换技术成为了目前电力电子学科的一个研究热点。三电平变换器的开关管电压应力仅为直流电源输入电压的一半,结合软开关技术,非常适用于高电压、中大功率的应用场合。针对这一情况,从减小开关损耗、改善IGBT电流拖尾和提高变换器效率的角度出发,本文提出了一种新型的具有无源钳位电路的ZVZCS三电平DC-DC变换器拓扑结构。深入分析了这种新型变换器拓扑的工作原理、参数设计以及控制方案。在分析Buck变换器小信号模型的基础上,根据变换器的工作特点和谐振机理,采用三端开关器件模型法,建立了ZVZCS三电平DC-DC变换器的小信号模型,推导出变换器的传递函数和频率特性,对系统的控制器进行了设计,使其具有良好的动态和稳态性能。使用PSpice软件对三电平变换器的工作情况进行了计算机仿真分析,通过调节仿真参数,电路性能得到优化,证明了所提出三电平变换器拓扑的正确性。为验证设计的可行性,结合DSP数字控制,设计了一台输出功率144W、开关频率60kHz的具有无源钳位电路的ZVZCS三电平DC-DC变换器实验样机。对变换器的主电路,驱动和保护电路进行了设计,采用TMS320F2812芯片构成控制电路。对实验样机进行实验调试,结果证明变换器软开关负载范围较大,开关管电压应力低,整流二极管上电压过冲减小,整机效率较高,达到了设计指标要求,验证了理论分析的正确性。