在国家大力推进能源结构改革、倡导新旧动能转换的背景下,新能源分布式发电、电动汽车等领域得到迅速发展。其中,双向DC-DC变换器作为直流母线与储能系统之间进行能量转换的关键环节具有不可替代的作用,因此对双向DC-DC变换器展开深入研究,改进其性能并提高传输效率具有十分重要的意义。本文首先对双向DC-DC变换器的拓扑结构进行调研与分类,选定CLLLC双向谐振变换器作为研究拓扑,从分析方法、控制策略、软启动与换向控制、效率提升技术这四个方面对当前CLLLC双向谐振变换器的研究工作进行了总结。其次,着重分析了CLLLC双向谐振变换器在不同工作区间的工作原理及特点。通过基频分析法（First Harmonic Approximation,FHA）对CLLLC双向谐振变换器进行建模,并对其特性做了全面研究。除基本的电压增益特性外,还得到电压增益的单调性、阻抗特性以及效率传输特性,同时详细分析了谐振网络参数对变换器特性的影响。基于特性分析的结果,得出两个极其重要的设计点:最小开关频率和最大开关频率,以这两个点的电压增益和零电压开通（Zero Voltage Switching,ZVS）为限制条件,优化传输效率为目标,提出一种在全负载范围内实现软开关以及高效率传输的谐振网络参数设计方法。该方法为顺序设计,不需要迭代与仿真试凑。并根据设计实例完成了谐振网络参数的设计与元器件的选型。此外,为了解决CLLLC双向谐振变换器在过谐振区间存在零电流关断（Zero Current Switching,ZCS）软开关特性丢失、开关频率过大、电压增益范围窄以及效率低等问题,提出采用变频-移相控制策略。该控制策略不仅可以充分利用变频控制的宽电压增益以及高效率的优势,还解决了变频控制在过谐振区间存在的缺点。详细分析了谐振点作为变频控制与移相控制切换点的合理性,并提出了变频-移相控制策略的实现方法。同时得出采用变频-移相控制,还可以进一步优化谐振网络参数的结论。最后制作了一台CLLLC双向谐振变换器的实验样机,实验验证了当采用变频控制与移相控制时,在不同负载、输入电压下,变换器的电压增益特性与软开关特性,并对传输效率进行比较,证明了所提谐振网络参数设计方法的正确性以及变频-移相控制策略的可行性。