现代电网中,随着分布式能源、储能系统、电动汽车的大量接入,直流配电网将发挥越来越重要的作用。基于DC/DC变换器的直流变压器作为直流配电网的核心控制设备,目前已成为了研究的热点。双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器以其功率密度高、调控速度快、能量双向流动等优点,已成为构建直流变压器最为适用的直流变换器之一。为全面提升DAB变换器的性能,需要在实现其输出电压精准控制的前提下,最大限度的提高运行效率,本文对DAB变换器的性能优化开展了深入的研究。本文首先分析了DAB变换器的工作原理,对单移相控制和双重移相控制下变换器的各种开关状态进行了详细分析,推导了单移相控制和双重移相控制下变换器的传输功率、回流功率、电流应力的表达式,并且对双重移相控制下变换器的软开关特性进行了研究。接着,为实现DAB变换器输出电压的精准控制,本文提出了基于直接功率控制的大信号数学模型。基于该模型所构建的闭环控制系统,通过直接控制标幺化传输功率,实现了对输出电压的快速精准控制。根据电压调节过程中所确定的标幺化传输功率,可提供多组移相比组合的选择,为设计多目标优化策略打下了基础。第三,为实现变换器效率的优化,本文分别研究了基于电流应力最小化的效率优化控制策略和基于回流功率最小化的效率优化控制策略。这两种优化控制策略考虑了变换器的全部工作模态,求解出了优化问题的全局最优解。其中,电流应力优化控制的研究中分别考虑了两种软开关方式:一种方式使全部开关管都工作于零电压开通(Zero Voltage Switching,ZVS)状态,另一种方式使全部开关管都自然工作于零电压开通或零电流关断(Zero Current Switching,ZCS)状态。结合DAB变换器的损耗分析,本文证明了两种优化控制策略的有效性。但是,通过对比分析后发现,确保全部开关管工作于ZVS并不是必要的选择,基于自然软开关的电流应力最小化控制可以实现变换器最高的效率。最后,本文搭建了DAB变换器的实验平台,分别对电流应力最小化控制策略和回流功率最小化控制策略进行了实验验证和对比。实验结果表明:回流功率最小化控制对效率的优化效果不如电流应力最小化控制。对于电流应力最小化控制,全ZVS方式虽然确保了全部开关管的ZVS,但是无法实现最高的效率;基于自然软开关的电流应力最小化控制实现了电流应力的最小值,从而实现了最高的效率。本文对比了多种效率优化的方法。最终证明了:基于自然软开关的电流应力最小化控制可以获得最高的效率。本文所提出的综合优化方法使变换器获得了很好的性能及效率。本文的研究结果将为高性能、高效率、高功率密度的DAB变换器的设计提供了系统的理论基础,对于直流配电网中直流变压器的工程应用有着非常重要的意义。