直流变换器的三电平拓扑变换是一种通过增加开关管的数量来降低变换器中每只开关管电压应力的方法.应用这种方法,可以拓宽各种直流变换器的应用范围,使之应用于输入电压或(和)输出电压更高的场合.该文首先归纳了文献中提到的几种三电平直流变换器,从中总结出了一种三电平拓扑的基本变换方法,应用这种基本方法及其改进方法得到了其它一些直流变换器的三电平拓扑.分析表明,由于单管直流变换器结构的不对称性,无法使用基本变换方法对其进行三电平拓扑变换.对基本方法进行改进,提出了适合6种单管直流变换器的三电平拓扑变换方法,成功地得到了其三电平拓扑,开关管的电压应力降为原来的一半;经过对这些三电平拓扑控制策略的深入研究,详细论述了交错开关方式可以最大幅度地减小电感的电流脉动,从而可以在电流脉动要求相同的情况下减小电感的设计值.传统的推挽直流变换器存在一些问题,诸如:开关管电压应力高、很难实现软开关、变压器容易出现偏磁现象等.应用三电平拓扑的基本变换方法,经过对该拓扑结构的特殊变换,得到了推挽三电平直流变换器的拓扑,其开关管的电压应力为输入电压,与传统推挽直流变换器相比,电压应力降低了一半.在对其控制策略的研究中,找出了可以实现软开关的方案;同时提出了超前管和滞后管的概念,根据滞后管实现软开关的方式,将变换器的软开关方式分为两类:零电压开关方式和零电压零电流开关方式.这两种方式均可以解决传统推挽直流变换器存在的偏磁问题.全桥直流变换器由于结构上的优势在中大功率的开关电源中应用较多.应用三电平拓扑变换的基本方法,直接得到了全桥三电平直流变换器的拓扑结构,使其开关管的电压应力降到输入电压的一半,进一步拓宽了全桥直流变换器的应用范围.全桥三电平直流变换器由于开关管较多,蕴含多种开关方式.如何选出最佳开关方式是变换器可靠、高效工作的关键.该章提出了最佳开关方式的筛选条件,并依此筛选出了一种最佳开关方式,该方式可以达到功率传递最大、电感电流脉动最小、开关管实现零电压开关等三个目标.为了消除整流二极管反向恢复引起的电压尖峰,提出了改进措施,增加了箝位二极管,并进行了实验验证.研究结果表明,该文提出的三电平拓扑变换方案合理,针对各种三电平拓扑寻找到的控制策略可以解决变换器存在的某些问题或使变换器表现出更突出的优势:例如针对单管直流变换器三电平拓扑的控制策略可以减小电感的设计值,针对推挽直流变换器三电平拓扑的控制策略可以实现开关管的软开关、解决变压器偏磁问题等,针对全桥直流变换器三电平拓扑的控制策略可以减小电感的设计值、实现开关管的软开关等.