在全球能源互联网的发展背景下,由于各种新能源陆续接入大电网系统,为了实现各种传统能源与新能源在大电网的互联,提出了一种能源管理设备,即能源路由器,可以将各种形式的能源集中管理,将能源的转换与存储功能合为一体。双向直流变换器是其中直流变换的关键部分,能否安全可靠运行关乎整个系统的安全。本文主要对能源路由器中的双向全桥变换器进行研究与设计。本文首先由传统单向直流变换器的拓扑延伸到双向直流变换器的拓扑,对比分析了各个拓扑结构的优缺点,最终考虑到实际应用,确定双向全桥直流变换器为能源路由器中直流变换的基本拓扑。接着分析了在移向控制工作模式下,双向直流变换器功率正向传输和反向传输时的工作原理,并详细分析了各个工作模态下系统中的关键电气量。推导出功率与驱动信号的移相角之间的数学关系以及电压与驱动信号的移相角度之间的数学关系。分析了变换器实现软开关的条件。随后建立了变换器状态空间数学模型,以确定变换器的稳态工作点。随后建立了变换器的小信号分析模型,以改进系统的动态响应特性,据此设计了基于移相控制原理的电压闭环策略。针对变换器启动过程中出现的冲击电流,提出了基于动态脉宽调制的启动策略,可有效避免启动过程中出现的冲击电流问题。提高了系统的安全可靠性。此外,在实际实验中,同一半桥的桥臂上两个开关管的驱动信号存在死区时间,这样会造成移相角度的偏差,影响控制精度,本文分析了死区时间在具体工况下对控制系统的影响。并提出了相应的补偿方法。最后在Simulink中搭建了双向直流变换系统的仿真模型,而且对变换器样机的软硬件进行了设计和选型,具体包括两侧直流电容和功率开关器件的选型、功率电感和高频变压器的的设计;系统控制部分,完成以DSP+CPLD为核心控制系统的软硬件设计。仿真和实验结果表明控制系统具有很好的动态响应和稳态精度。证明了系统具有很高的实际应用价值。