人类社会正面临着能源短缺和因使用化石能源造成生态环境恶化这两大挑战,开发和利用新能源可以有效缓解上述危机。在新能源分布式发电系统、储能系统、电动汽车等新能源的应用领域,功率变换的关键问题是如何构建高效稳定的双向DC-DC变换器。所以研究高效的双向DC-DC变换器的拓扑,设计快速稳定精确的控制策略对于大规模利用新能源具有重要的意义。基于传统的单向LLC谐振变换器改进而来的CLLLC双向谐振变换器继承了LLC变换器的优点,并克服了单向LLC在反向运行时难以实现ZVS及电压增益小于1的缺点,是非常适合进行双向DC-DC变换的拓扑。目前对这种变换器的动态特性和控制策略设计的研究还不够深入,因此本文选择这种拓扑作为研究对象,将深入分析其运行特性、稳态和动态性能,并针对已有的控制策略的问题进行改进。本文首先分析了CLLLC变换器的工作模态,总结了变换器工作在变频模式和移相模式下的特性,推导了电压增益的表达式;随后通过扩展描述函数法对变换器进行建模,推导出了系统状态空间方程的具体表达式,由此得到了系统的开环传递函数,通过Bode图、Nyquist曲线、零极点分布图和根轨迹等工具分析了系统的稳定性和动态性能,并设计了变频模式和移相模式的控制器,针对变频模式和移相模式各自的特点还设计了移相软启动控制策略和混合控制策略;之后还分析了CLLLC变换器单电压环调节的缺陷,并研究了传统LLC变换器的平均电流控制存在的带宽受限的问题,通过引入另一种计算谐振电流真有效值的方案,仿真结果显示该方法有效地提升了电流环的带宽,较好地改善了系统的动态响应。接着,根据设计要求,本文设计了一台实验样机系统,分析了谐振参数对系统的影响并通过特定的流程对谐振参数进行迭代设计,计算了系统内主要元件的参数并进行选型,设计了主电路和驱动、采样等辅助电路,使用DSP28335作为控制器,编写了数字控制的程序。根据上述设计本文制作了实验样机,测得了相关实验结果并进行分析。从实验结果结果可知,对变换器的理论分析和参数设计是正确的,变换器的闭环控制策略有效,系统可以在负载和输入电压变化下实现双向稳定运行。