DC-DC变换器广泛应用于航空航天、通信、民用和工业等各个领域,其安全性和可靠性关系着整个应用系统的高效安全运行。电解电容和开关器件是DC-DC变换器中的脆弱器件,其故障数占DC-DC变换器故障总数的90%以上。因此,围绕DC-DC变换器开展脆弱器件故障监测方法研究,对提高变换器的高效性与安全性具有重要的理论意义和应用价值。针对DC-DC变换器中脆弱器件电解电容失效问题,研究了电解电容的故障在线监测方法。首先,分析了电容的失效机理,选取反映电容退化规律的等效串联电阻(ESR)和电容值(C)为退化特征参数。然后,以典型的连续导通Buck变换器为例,提出了一种新的利用输出电压纹波分量计算特征参数ESR和C的在线提取方法,该方法可无电流传感器实现ESR和C在线监测。最后,基于特征参数ESR和C的时间序列,采用最小二乘支持向量机、BP神经网络和灰色模型实现了对Buck变换器电解电容特征参数的预测。完成了仿真和实例试验,结果验证了该方法的有效性和准确性。该方法可对电解电容退化程度进行实时监测与短时预测。针对DC-DC变换器中开关器件故障诊断时间长、成本高的问题,研究了其故障在线检测方法。文中以Boost变换器为例,提出了一种无电压传感器,通过辅助线圈获取耦合电感电压逻辑值作为故障信号的在线诊断方法。分析了变换器在连续和断续两种工作模式下电感电压与开关器件工作状态之间的对应关系,根据开关周期内两个故障诊断点耦合电感电压逻辑值的时序对故障类型进行诊断,完成了在线检测电路设计。基于Simulink平台,建立了故障电路仿真模型和在线监测电路,并构建了实验平台,以Boost变换器为例,开展了开关器件短路与开路故障在线识别仿真,验证了在线监测方法的可行性和有效性。根据检测结果,设计了开关管故障容错电路。将在线监测方法推广应用于在光伏发电系统中的升压Boost电路,完成了连续和断续两种工况下对开路故障与短路故障的在线诊断。同时,将该方法推广到交错并联变换器中,针对两开关器件的故障进行了诊断仿真验证。结果表明,在线监测方法有效、可行,且具有诊断时间不超过两个开关周期,成本低,实时性强的优点。