本发明提供一种双向直流变换器的模型预测控制方法，包括基于多电平双向直流变换器拓扑结构，构建出简化等效电路图，包括一个等效电感、两个等效开关管及两个等效分压电容；选取简化等效电路图进行分析，并确定所选简化等效电路图的电感电流及电容电压预测表达式，且定义出关联的价值函数；获取等效电感及两个等效分压电容的采样值，并结合预先定义的开关量状态的四种取值组合，对价值函数进行遍历求解，确定出求解值为最小的开关量状态的取值组合，且进一步确定出多电平双向直流变换器拓扑结构的功率开关管的开闭状态。实施本发明，解决了现有双向DC/DC变换器中因输出电平数量及调制复杂度增加而导致的中点不平衡问题。