近年来,能源匮乏问题日益严重。风力发电作为新能源发电的重要形式,成为了人们关注的焦点。与大中型风力发电系统相比,小型风力发电系统具有成本低廉、装机灵活、风能利用率高等优点。相较小型离网风力发电系统,并网型系统能将收集到的能量经电力电子变换装置输送入电网,供多种负载使用,具有广泛适用性。但是受风速小,随机性强,系统收集能量较少的限制,其输出电压难以满足并网要求。本文从直流变换器拓扑出发,研究了一种适用于小型并网风力发电系统的兼顾宽电压变化范围和高效率变换特点的拓扑变换型多谐振直流变换器,并针对此变换器模态切换过程中的输出电压失稳的问题提出了相应的模态切换控制方法,进而达到了多模态之间平滑切换的控制目标。本文主要工作如下:(1)研究了一种拓扑变换型多谐振直流变换器拓扑。采用拓扑变换的思想,通过合理控制谐振腔单元两个辅助开关管的通断,实现了变换器谐振腔结构的灵活转换,进而谐振腔可工作在两种不同模态;通过改变逆变单元开关管的工作状态,获得了全桥和半桥两种运行结构。最终,合理选取变换器工作模态有助于实现拓宽变换器电压增益范围的效果。此外,运用基波等效分析法,本文对两种典型工作模态结构的电路模型进行了详细的推导和分析,得到了变换器运行参数相关的重要公式,并对两种电路的运行情况和主要波形进行了分析。(2)提出了适用于拓扑变换型直流变换器的参数设计方法。应用该参数设计方法,通过合理设置谐振频率点和峰值增益点的位置,控制变换器的工作模态,该变换器能够满足宽电压增益范围及高效率的工作要求,获得了良好的谐振特性。最终,所提变换器能在狭窄的频率范围内兼顾宽电压范围输入和高效率变换的应用需求。(3)提出了一种适用于拓扑变换型直流变换器的模态切换控制方法。此法采用渐变调节的思想,通过逐渐调节变换器中相应开关管的控制信号比较值,实现了开关管控制信号占空比的渐增/渐减操作,有效减小了模态切换过程引起的输出电压波动大的问题,有助于稳定输出电压,实现平滑切换。(4)完成了相关研究内容的实验设计与验证。基于理论分析所得参数搭建了200W实验样机,在此基础上验证了本文拓扑变换型多谐振直流变换器的可行性及其模态切换控制方法的有效性。