随着新能源发电技术的不断发展以及电动汽车等直流负载越来越多的接入电网，对直流配电网的研究变得越来越重要。基于DC/DC变换器的直流变压器作为直流电网中的核心设备在其中发挥着重要的作用。双有源桥(dual Active Bridge, DAB)变换器由于功率密度高、能量双向流动、调控速度快等原因已成为最适用于直流变压器的DC/DC变换器之一。为了提高单个变换器的耐压能力，优化变换器损耗分布，本文基于半桥有源中点箝位型(active neutral point clamped, ANPC)三电平电路构建了半桥ANPC-DAB电路，详细分析了ANPC-DAB的软开关特性，深入研究了ANPC-DAB的损耗均衡控制方法。
　　本文首先阐述了ANPC-DAB的所有开关状态。通过分析零电平开关状态的切换对软开关分布的影响，得出了全部12个开关管实现零电压开通(zero voltage switching, ZVS)的条件，在此基础上提出了一种能够有效改善开关管损耗分布的调制方法。本文通过建立变换器的损耗估算模型分析了所提出的损耗均衡算法下ANPC-DAB的损耗特性，并与DNPC-DAB进行了对比，验证了损耗均衡算法的有效性。
　　其次，为了实现ANPC-DAB变换器的高效率运行，本文对双重移相控制的ANPC-DAB工作特性进行了详细分析，推导了ANPC-DAB在每个功率模态下的传输功率、电流应力的表达式，并详细分析了双重移相下的ANPC-DAB的软开关特性，并最终得到了双重移相下ANPC-DAB的软开关边界条件。
　　第三，为了进一步优化ANPC-DAB变换器的效率，本文研究了ANPC-DAB在双重移相调制下的电流应力优化策略。电流应力优化策略分别考虑了两种软开关方式：一种方式使全部开关管工作于ZVS状态，另一种方式不强制开关管工作于ZVS状态。结合ANPC-DAB变换器的损耗分析，本文证明了两种优化控制策略的有效性。
　　最后，本文搭建了ANPC-DAB的实验平台，分别对损耗均衡算法和电流应力最小化控制策略进行实验验证和对比。实验结果表明：ANPC-DAB损耗均衡调制算法对于损耗分布的改善作用明显；在效率方面，非全软开关电流应力优化可以在全功率范围内实现最高的效率。
　　本文最终证明了：所提出的将ANPC-DAB的损耗均衡方法与非全软开关电流应力优化相结合的综合优化方法可以使变换器在实现高效运行时还能实现损耗均衡分布。本文的研究结果将为设计高效率、高功率密度的DAB变换器提供理论基础，对于DAB变换器在直流变压器的应用有非常重要的工程意义。