根据中共中央《十四五规划建议》,我国将推动能源清洁低碳安全高效利用,加快新能源、绿色环保等产业发展。当前清洁能源发展面临的挑战之一,是其在发电时间、发电量上的随机性,这些随机性会对大电网的稳定性造成冲击。为了使大电网保持稳定,储能系统起到了削峰填谷的作用,而其中的双向DC-DC变换器作为低压储能装置和高压直流母线的接口,成了国内外工业界与学术界研究和发展的热点。储能系统中的双向DC-DC变换器中面临升压能力、电压应力、电流纹波和软开关技术等挑战。本文在总结现有高增益技术、电压应力降低技术、电流纹波抑制技术和软开关技术的基础上,以变压器型高增益技术为基本思路,融合多电平结构和交错并联的技术方案,探索储能系统中的双向DC-DC变换器及其软开关技术。本文主要研究内容如下:（1）针对升压能力、电流纹波和软开关技术等挑战,探寻构建同时兼备高电压增益、储能侧低电流纹波和全范围软开关的双向DC-DC变换器。在电流型双有源桥式双向DC-DC变换器的基础上,结合交错并联抑制纹波技术和控制型软开关技术,提出了一个具有电气隔离能力、储能侧低电流纹波和全范围软开关的双向DC-DC变换器。在此基础上,提出了相应的解耦控制策略,实现多变量解耦成两个变量进行控制,进而电压匹配通过占空比实现,功率控制通过移相角实现。对于开关管会存在不完全软开关的情况,再进一步提出占空比差控制策略实现完全软开关。（2）针对不需要电气隔离的应用场合,进一步研究基于内置变压器的储能应用双向DC-DC变换器拓扑。通过引入内置变压器结构对两个结构进行级联,所提出的变换器在不改变储能侧低电流纹波的前提下,使高压侧的电压应力由两个结构的开关管共同承担,有效降低开关管的电压应力。不仅可以利用内置变压器的匝比灵活设计增益范围,也能充分利用控制漏感实现对传输功率的合理调节。研究该变换器中开关管的全范围软开关的方式与条件,并通过实验验证了变换器的可行性。（3）为了进一步提高直流母线侧电压等级及降低设计复杂度,探索构造基于内置变压器的储能应用三电平DC-DC变换器及其调制策略。根据典型的多电平结构,推演出一系列拓展三电平双向DC-DC变换器衍生拓扑结构,并以混合钳位型三电平变换器为例进行深入的分析。研究将高压侧的电压发展成由三个开关管串联共同承担,进而进一步降低开关管的电压应力。在控制变量增加的同时,采用合理换算使控制复杂度不增加,仍是控制占空比实现电压匹配,控制移相角调节传输功率。归纳出详细的设计指南,以确保所提出变换器可实现电流纹波低、电压增益高、全范围的软开关等优势,最后通过实验验证其可行性。