电池化成系统是电池生产的重要环节,直接决定了电池生产的产量和质量,为适应电池化成系统输入高电压,输出大电流的工作特性,提高系统运行效率、改善系统动态性能,以二极管钳位混合三电平双有源桥（Dual-Active-Bridge,DAB）变换器为研究对象,从变换器的控制方式、回流功率优化算法和功率控制方法等方面展开研究。分析了单移相控制、双重移相控制以及PWM加移相控制下变换器的基本工作原理,根据控制约束条件对变换器在不同控制方式下的工作模式进行划分,建立了相应的传输功率数学模型,分析了不同控制方式下变换器的软开关条件、回流功率等特性。在满足功率传输的条件下对变换器的回流功率进行优化研究,在双重移相和PWM加移相两种控制方式下,分别提出了不考虑开关损耗的拉格朗日乘子回流功率优化算法和考虑开关损耗的KKT（Karush-Kuhn-Tucker,KKT）条件回流功率优化算法。两种算法均在变换器正向运行的多种模式下对变换器的回流功率分模式、分功率段优化,最后对局部最优解对比分析、统一整合,得出全功率范围使其回流功率最小的优化控制组合。在回流功率优化的基础上,比较了常用的传统功率控制方法和虚拟优化功率控制方法,结合两种方法的优点,引入虚拟电流变量,提出了虚拟电流功率控制方法,省去了电流传感器,有利于降低系统的设计成本,简化控制,提高动态响应速度。最后,搭建了混合三电平双有源桥变换器的实验样机,对主要硬件电路和软件程序进行了设计,利用搭建好的样机对理论分析和仿真进行了实验验证,结果表明PWM加移相控制具有更好的功率传输效率;在双重移相控制和PWM加移相控制下,利用拉格朗日乘子法和KKT条件法均能实现对变换器回流功率的优化,KKT条件法相比拉格朗日乘子法对系统效率提升具有更好的效果,两种优化算法相比于传统的单移相控制可以使效率提升4%左右;提出的虚拟电流功率控制相比传统功率控制,在输入电压波动或负载跳变情况下具有更快的动态相应速度,证明了理论分析的正确性和优化方法的有效性。该论文有图43幅,表5个,参考文献63篇。