现代汽车工业构建的便利生活方式建立在以化石能源为燃料的内燃机的基础之上。随着汽车工业的发展，汽车尾气对城市空气的污染日益严重。研究清洁能源交通工具是解决这一矛盾的必然选择。电动汽车以电能为能源，是一种清洁的交通工具。本文对应用于电动汽车内部能量流优化管理的双向级联Buck-Boost变换器进行了详细研究：　　(1)变换器工作原理和工作模式。本文首先推导演绎了双向级联Buck-Boost变换器(Bi-directional Buck-Boost cascade converter)的拓扑变化，由基本直流变换器推出了半波电流可逆斩波电路，接着由半波电流可逆斩波电路推出了双向级联变换器。对变换器主电路拓扑和工作模式进行了介绍，对电路工作原理以及变换器纹波与变比的关系进行了分析。　　(2)随机PWM调制策略。本文对用于电力电子调制的随机PWM方法进行了介绍，对恒频PWM和随机PWM调制、随机序列和随机PWM开关频率的产生进行了研究。对随机信号的功率谱密度进行了理论分析。在理论分析的基础上，分别通过仿真和实验方法对随机PWM调制进行了实现。　　(3)变换器并联运行。变换器并联运行时，可以采用同步触发方式，也可以采用异步交错触发方式。本文分析了交错并联技术的基本原理，通过解析推导等方法对两通道交错并联变换器和三通道交错并联变换器进行了具体分析，对交错并联情况下的电流纹波进行了比较，对交错并联技术的优势进行了介绍。　　本文对上述三个方面分别进行了理论分析、仿真与实验研究，利用Matlab/Simulink搭建了仿真模型，并对理论分析进行了仿真研究。以TMS320F2812型DSP为控制核心，设计并实现了双向级联Buck-Boost变换器的样机，对理论研究和仿真研究进行了实验验证。