现今,电能变换系统主要是利用工频变压器实现电气隔离和电压匹配,然而,大体积、笨重、低效率和噪声大的工频变压器成为了提高电能变换系统效率和功率密度的阻碍,随着半导体技术和磁性材料的发展,使用高频变压器替代工频变压器被认为是下一代电力变换器的发展趋势,无工频变压器的电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)越来越受到关注。PET由于其高功率密度、高效率、小体积等优点,可广泛应用于电动汽车、分布式发电乃至列车电力牵引系统。同时,以碳化硅(Silicon Carbide,SiC)和氮化镓(Gallium Nitride,GaN)为代表的宽禁带半导体器件由于其高阻断电压、高开关频率、耐高温、开关速度快且开关损耗小等优良特性受到广泛关注。PET的核心部分包含前级的单相级联脉冲整流器和后级双有源桥式(Dual Active Bridge,DAB)DC-DC变换器。由于前级整流器直流侧存在二倍网侧频率的电压脉动,一般在直流侧增加LC谐振电路来抑制该脉动电压,然而增加LC谐振电路会增加电路的体积和成本。因此本文提出一种基于输入电压前馈的最小电流应力控制方法来提升变换器的效率和动态特性,降低电力电子变压器前级脉冲整流器直流侧二次脉动对DAB变换器的影响,并在搭建的基于SiC MOSFET的DAB DC-DC实验台上进行了验证。首先,分析了DAB变换器在单重相移、扩展相移、双重相移和三重相移控制下的工作原理。使用状态空间建模方法推导了三重相移控制下,变换器的输入-输出电压模型、功率表达式以及小信号模型。其次,根据DAB变换器的输入-输出电压模型推导出了相移量D的表达式,并对结合PI补偿器,得到了现有文献提出的虚拟功率控制、负载电流前馈控制等方法,并对比了以上各种控制的异同点。通过拉格朗日乘法子求解出了最小电流应力值所对应的相移量表达式,得到了最小电流应力控制的数学模型。然后,在输入电压脉动情况下,分析了DAB变换器输入电压与输出电压之间的关系,研究了虚拟功率控制、最小电流应力控制(MCS)和传统PI控制对输出电压脉动的影响关系,分析结果表明传统PI控制对输出脉动的影响很小,虚拟功率控制、最小电流应力控制都可以在一定程度上减小输出电压脉动,但是抑制效果不彻底。然后从理论上证明了输入电压前馈(PI-IVF)控制算法能有效抑制输出脉动电压。将输入电压前馈控制算法与最小电流应力控制算法相结合,提出了基于输入电压前馈的最小电流应力控制算法(MCS-IVF),可提升变换器动态性能和效率,并且能抑制输出脉动电压。最后,为了在硬件上进一步提升变换器的效率,将SiC MOSFET应用于DAB变换器,分析了二极管导通压降对SiC器件在开关过程中尖峰电压的影响关系,给出了通过降低二极管导通压降来抑制尖峰电压的设计方案。设计并搭建了1kW基于SiC MOSFET的DAB变换器实验样机。在该实验平台上,分别对PI-IVF控制、MCS控制和MCS-IVF三种控制方法在动态性能、输出脉动电压抑制和效率三个方面进行了对比实验研究。实验结果表明,PI-IVF控制和MCS-IVF控制都能有效抑制输出脉动电压,而MCS控制的输出脉动电压抑制能力较差。在效率提升方面,MCS-IVF控制和MCS控制明显优于其他方法。因此,MCS-IVF控制不但能有效提升DAB变换器的动态响应和效率,还可有效抑制输出电压脉动。