在储能系统、电动汽车、固态变压器等应用场合中,需要通过隔离型双向DC/DC变换器实现电气隔离和双向功率调节。双有源全桥变换器(Dual Active Bridge Converter,DAB)能满足上述应用场合的多种需求,同时由于其无源元件少、控制灵活等优点,有着巨大的应用前景。传统两电平DAB变换器在端电压大范围变化的场合中,难以精确控制各器件的开关电流,软开关范围受限,不利于进一步提升装置的功率密度和效率。多电平DAB变换器通过引入可控的中间电平,增加了控制自由度,从而能更加灵活地控制电感电流,为解决上述问题提供了有效途径。混合型三电平双有源桥(Hybrid Three-level DAB,H3L-DAB)变换器采用三电平和两电平的混合结构,相对于传统的两电平DAB变换器,仅增加了两个开关器件,结构简单、成本可控,有着良好的实用价值。首先,本文以H3L-DAB变换器为研究对象,首先详细分析了H3L-DAB变换器在PWM+移相控制下的工作原理,划分了工作模式,分析了变换器工作特性和软开关特性。在此基础上,论文针对H3L-DAB变换器在输入高电压、输出大电流场合的应用,提出了多目标优化控制策略,旨在对控制策略进行综合优化,兼顾多个优化目标,包括:通过实现ZVS降低高压侧器件的开通损耗;通过实现ZCS减少低压大电流器件的关断损耗;通过降低电感电流有效值减少开关器件的导通损耗和磁性元件的铜损。由于显著降低了开关损耗,多目标优化控制策略相较于只考虑导通损耗的单一目标优化控制策略能进一步提升效率,有利于实现变换器开关频率和功率密度的提升。最后,在实验室中搭建了一台基于GaN器件的实验样机,给出了H3L-DAB变换器的优化设计方法。验证了变换器原理的正确性和所提出控制策略的有效性。