在多能源混合发电、电动汽车和直流微网等需要储能系统的应用场合中,将蓄电池或超级电容等装置接入高电压等级直流母线往往需宽电压增益、高效率的双向DC-DC变换器。本文以宽增益双向DC-DC变换器电路拓扑及其软开关技术为研究对象,分析了该类拓扑的构造思路以及衍生方法,研究并提出两种宽增益双向DC-DC变换器及其宽软开关范围实现方式。首先,本文基于单移相的调制方式介绍了电压型双有源桥DC-DC变换器的工作原理,并根据其工作状态推导变换器的功率传输特性、软开关范围等稳态性能,分析了端口电压不匹配工况对变换器性能的影响。接着介绍了电流型双有源桥DC-DC变换器及其特性,该结构通过PWM(Pulse Width Modulation,PWM)加移相调制方式以及低压侧的交错并连结构实现电压匹配,但软开关条件也因此变得复杂。最后通过仿真验证了理论分析的准确性,总结了基本双有源桥变换器的优缺点,为新型宽增益双向DC-DC变换器及其软开关技术的构造提供基础和方向。其次,本文针对已有宽增益应用场景下低压侧电源电流纹波大、高压侧开关管电压应力大的问题,提出了基于次边叠加的耦合电感双向DC-DC拓扑。变换器低压侧采用交错并联结构减小输入电流纹波,高压侧通过耦合电感将全桥结构与低压侧拓扑叠加输出,在拓宽变换器增益范围的同时减小开关管应力。此外,结合该结构提出了基于端口差分电压的全范围软开关实现方式,提高变换器的效率。在分析变换器的运行原理、功率传输特性、电压增益、软开关范围等稳态性能基础上,通过实验验证了该变换器的可行性。最后,本文针对多种低压能源量与高压直流母线的功率接口中磁性元件与开关器件数量多、损耗高的问题,提出的基于复合结构的多有源桥双输入双向DC-DC拓扑,通过开关管复用的方式实现不同的低压电源串联或单独运行达到宽范围电压增益与能量流动分配。此外,结合该结构提出了基于电压主动匹配的控制型软开关技术,实现主要开关管的全范围软开关以及辅助管的宽范围软开关。在分析变换器基本工作特性的基础上,通过谐波分析法对变换器的非正弦周期电压电流型号进行统一建模完成变换器的参数设计与损耗模型,最后结合实验波形对变换器性能进行评估与讨论。