随着资源枯竭和生态恶化的日益加剧,环境友好型的新能源发电得到了飞速发展,同时也给电力电子变换器带来了新的挑战。传统的单级式DC-DC变换器在面对复杂场景要求时常需要折衷考虑,无法工作在最佳状态。而两级式DC-DC变换器因其兼具前后级变换器的优点,能满足更复杂的工况需求,开始广泛应用在光伏系统、电动汽车充电、直流微电网等新能源领域。两级式DC-DC变换器在前后级之间常并联一个直流母线电容,用于平衡前后级变换器之间的瞬时功率差。然而,直流母线电容长期工作在高纹波条件下会使工作条件劣化,造成电容寿命衰减和效率的降低,影响变换器的整体工作状态。因此,减小两级式变换器直流母线电容的纹波,优化电容工作条件,是保证变换器可靠运行及制造紧凑型低成本变换器系统的一种有效措施。本文提出了一种应用于两级式DC-DC变换器的协调控制策略,该策略通过变换器前后级控制信号之间频率与相位的协调控制,可以在不影响变换器正常工作和不增加电路复杂性的条件下降低流经电容的纹波电流,进而延长电容的使用寿命,提高变换器整体的可靠性和效率。首先,基于电解电容的等效电路及其老化原理研究了纹波电流对直流母线电容和两级式DC-DC变换器的影响,提出了应用于两级式DC-DC变换器的协调控制策略,给出了相应的控制流程图。然后,以最简单的两级式拓扑Boost-buck变换器为例,分析了两级式协调控制策略的原理和对原有运行状态的影响,并介绍了不同占空比组合模式下的直流母线电容电流建模方式。其次,选择Boost-LLC两级式DC-DC变换器为主电路,利用解耦法分别分析了前后级变换器的工作状态、主要参数和元件损耗,并将所提出的两级式协调控制策略应用于主电路,同时对协调控制策略下的Boost-LLC变换器的直流母线电容电流有效值进行了推导计算,通过仿真验证了所提出控制策略的有效性。最后,设计了Boost-LLC两级式DC-DC变换器的主电路和辅助电路,根据参数设计结果搭建实验样机,对两级式DC-DC变换器协调控制策略进行了实验验证。实验结果证明所提出的控制策略可以有效减小直流母线电容电流纹波,优化电容工作条件,且不会影响原有电路的正常特性,如软开关、动态性能等。