电力电子技术在传统领域和高新技术领域中均扮演着重要的角色。在实际应用中,通常需要多个电力电子变换器共同协作。这些共同协作的电力电子变换器组成了电力电子变换系统。尽管不同应用场合对电力电子变换系统的性能要求有所不同,但低成本、高功率密度和高效率始终是系统设计的共同目标。本文首先对电力电子变换系统中的元件复用研究现状进行回顾,指出元件复用是降低系统成本、提高系统功率密度和效率的有效途径。基于研究现状,本文分析了元件复用的优势,指出研究现状的不足,并提出了对元件复用拓扑进行系统化设计这一思路。为了展开对元件复用的研究,本文首先以单输入多输出直流变换系统为切入点。为了在已复用隔离变换器和原边元件,且原边功率开关已用于控制一路输出的情况下,仍能实现其它支路输出电压的完全调节,本文提出了互补脉宽的概念,并依此推导出一种利用相移和开关频率进行控制的全桥双路输出互补脉宽变换器。该变换器无需增加额外的可控元件即可实现两路输出电压的精确调节,同时可实现原边功率开关的零电压开通(ZVS)。针对该变换器电压应力较高、导通损耗较大和频率变化范围较宽的缺点,本文对互补脉宽的概念进行了拓展,依此推导出一种仅由半导体、电容和隔离变压器组成的改进型全桥双路输出互补脉宽变换器,不但实现了两个支路输出电压的精确调节,实现了所有功率半导体的软开关运行,同时还减小了开关频率的变化范围。隔离变压器和原边元件均复用的设计方案使各支路之间严重耦合。为此,本文对另一种元件复用的设计方案,即保留各支路的隔离变压器,仅复用桥臂的设计方案展开研究。对已有的ZVS桥臂复用变换器进行了分析,提出零电流开关(ZCS)桥臂复用的概念,使功率开关的类型、软开关模式和器件功率容量得以充分匹配,并依此推导出一种复用滞后ZCS桥臂的多路输出变换器。该变换器的每一支路均具有独立的隔离变压器和独立的ZVS超前桥臂,但复用同一个ZCS滞后桥臂,各支路输出可通过独立超前桥臂与复用滞后桥臂之间的相移来调节。此外,各桥臂均可实现软开关,同时还能方便地实现输出支路的扩展。目前对单输入多输出直流变换系统的元件复用设计尚无系统性的指导方法。为此,本文将用统一的观点对各种多路输出变换器进行归纳,建立单输入多输出直流变换系统的元件复用理论与方法。以最基本的Buck、Boost和Buck-Boost变换器为演化基础,以单输入多输出直流变换系统的需求为演化约束,以一个工作周期内的能量转移为分析思路,本文推导出三个系列的并入型基本元件复用拓扑,并进一步给出了元件复用拓扑的支路扩展准则。以此为依据,本文建立了基本元件复用拓扑与已有多路输出变换器之间的一一对应关系。为增强元件复用设计方法的普适性,本文将单输入多输出直流变换系统的元件复用设计方法拓展至级联型以及多输入单输出直流变换系统。本文给出了另外两个系列的串入型基本元件复用拓扑,并针对不同变换系统的需求,给出了元件复用拓扑的演化规则。以此为依据,本文建立了基本元件复用拓扑与级联型和多输入单输出直流变换系统中各具体电路之间的一一对应关系,并对基本元件复用拓扑的适用场合进行了归纳和总结。最后,本文对元件复用设计方法的可行性进行了初步的探讨,以分布式发电中的一种典型变换系统为例展开设计,给出了多种元件复用的设计方案。为增强元件复用拓扑的应用潜力,本文还提出了三个相关的研究方向,即如何对元件复用的具体电路进行优化,如何把元件复用设计方法推广至交流变换系统以及如何对元件复用拓扑进行控制。