在能源互联网和新能源汽车等领域,需要通过DC-DC变换器实现能量的双向变换。双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器因具有功率密度高和允许能量双向传输的特点,适合作为新一代的电力接口设备,受到越来越多的关注。针对高电压和大功率场景,采用三电平结构的DAB变换器能有效满足耐压需求,降低系统成本并方便控制器设计,具有重要的开发意义。然而有关三电平DAB控制策略,尤其是对于提升传输效率、降低开关损耗和优化电流应力等方面的研究亟待完善。为解决上述问题,本文设计了相应的优化控制策略,主要工作如下。首先,对于三电平DAB的各类拓扑形式进行了分析总结,得出拓扑演变规律,目前全桥结构的DAB变换器应用电压等级最高,适用场合最广,且其调制策略可推广应用于其他三电平DAB。因此本文确定以全桥结构的三电平双有源桥式DC-DC隔离变换器为研究对象。然后,针对高频工作条件下开关损耗大和传输效率低的问题,本文从软开关和最低回流功率两项指标入手,基于双重移相调制策略,设计了三电平全桥式DAB变换器的软开关条件,使所有开关管工作在软开关状态;在保证软开关的同时,进一步设计了控制算法,实现DAB回流功率最低。另外,还通过分析DAB中的数学关系,提出了一种工作在移相调制方式下的优化控制策略,使DAB能根据目标功率与环境母线电压实时调节变量以达到最优运行工况。其次,基于三电平全桥式DAB的三重调制方式优化DAB谐波含量和提升电磁兼容性能。对该调制策略的工作原理进行了详细的说明,并在这种调制方式下进行了软开关和最低电流应力的双重优化设计。为了保证所有开关管的软开关特性,本文对所有可能的工作模态进行了划分,并建立了各模态的数学模型,计算得出了所有开关管软开通的实现条件。此外,为了优化电路中的电流应力,本文还对各模态工作下的电流应力进行了分析,并通过迭代算法在各模态内寻求最优的控制变量,使得DAB能以最小电流应力状态运行。最后,本文基于Simulink平台,对提出的控制策略进行了仿真验证,还搭建了一台三电平全桥式DAB原型机以供后续研究使用。