由于电网中分布式可再生能源的加入,现代电网朝着智能和清洁的方向发展,电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)受到各专家、学者的广泛关注。其中,双向隔离DC-DC变换级可以连接不同电压等级,接入光伏、风能等分布式电源,将可再生能源的利用率最大程度抬升。因此,它是影响PET整体效率和功率密度的关键环节,是PET研究的热门。本文研究了一种可应用于PET的双向半桥三电平CLLLC隔离型DC-DC变换器,它具有变压、隔离和双向能量流动等功能,同时结合了三电平半桥结构和CLLLC谐振变换器的优点。首先,分析了双向半桥三电平CLLLC变换器在次谐振、谐振和超谐振的多种工作模态,采用基波近似等效法建立了电路的等效模型,并在此基础上对其谐振频率特性和增益特性进行详细分析,为谐振参数确立奠定了部分理论基础。然后,确定了三电平CLLLC隔离型DC-DC变换器在考虑死区时间时优化的一二次侧谐振电流有效值计算依据,结合三电平ZVS软开关条件建立了励磁电感及其他谐振网络参数设计方法。同时设计了高频变压器和谐振电感,完成了GaN MOSFET驱动板的设计和调试。最后,基于GaN MOSFET设计了一台500W/400V-110V双向半桥三电平CLLLC隔离型DC-DC变换器样机,设计了适用于该拓扑的定频变占空比软启动、输出电压滞环Brust_PFM控制和二次侧同步整流等数字控制器,完成了正向110V、反向400V条件下不同电压等级的全负载范围实验测试,实验表明系统工作在谐振点附近的效率最高,而工作在次谐振和超谐振区域时,效率会有所降低。