目前，在城市轨道交通、太阳能风能等独立发电系统、电梯控制及电动车等应用领域，双向DC-DC变换器是其中能量管理系统中的重要组成部分。超级电容作为新兴的储能元件，具有很高的功率密度和充放电次数，本论文针对基于超级电容的双向变换技术进行了如下研究。在大功率应用场合，由于受到磁性材料的限制，隔离式双向变换技术难以采用。针对这一情况，本文选取了非隔离双向Buck/Boost变换器作为研究对象。首先，分析了非隔离双向变换器的典型拓扑Buck/Boost变换器运行过程中的突出问题，如断续工作模式中的振荡问题、开关损耗问题，对消除振荡和软开关实现方法进行了研究。在以上分析的基础上，对无源参数的设计方法进行了研究以保证在较宽的输入输出电压范围内消除寄生振荡和实现软开关。本文还从理论上建立了非隔离Buck/Boost双向变换器的小信号模型，并分析了其稳定性和动态特性。在此基础上，为了获得稳定和快速响应，结合超级电容的分段充、放电策略，本文给出有效的补偿措施，设计了基于DSP的数字控制器。对于该控制系统，本文通过仿真进行验证，仿真结果表明采用该补偿措施之后，实现电感电流，即超级电容的充、放电电流的分段恒流控制。在理论研究和仿真的基础上，本论文设计一套实验样机，该样机采用典型的非隔离Buck/Boost双向DC-DC变换器拓扑和超级电容。实验结果表明，本文提出的软开关策略是合理的，实现了开关管的软开通，同时超级电容能够进行恒流充电与放电，系统的动态特性较好。