在全球能源资源匮乏、生态环境恶化等问题日益严重的情况下,太阳能、燃料电池、生物质能等清洁可再生能源的开发利用引起全球广泛关注。而光伏电池、燃料电池等新能源存储设备存在输出电压等级低且波动范围较大等问题,在并网之前需要在其输出端口和用电端输入端口之间添加具有高电压增益功能的直流变换器来提升它们的输出电压等级,以满足后级用电网络需求。理论上当占空比无限趋近于1时,传统Boost变换器的电压增益可达到无穷大,但在实际应用中,由于元器件存在寄生参数,当占空比达到一定数值后,其电压增益非增反降,通常仅适用于电压增益不超过4的应用场合。因此构建具有更高电压增益功能的直流变换器已经成为学术研究的热点之一。此外由于变换器存在输入电流纹波,会干扰输入侧电源正常工作,导致其发电效率降低,较强的电流纹波甚至还会损坏烧毁电源设备,影响光伏电池的使用寿命,因此如何抑制输入电流纹波同样具有重要的研究意义。针对上述问题,本文主要研究内容及取得的成果如下:⑴归纳总结了现有非隔离型高增益直流变换器类型及各自优缺点,围绕如何提高电压增益、减小开关损耗和降低开关器件电压应力这几个方面,系统理论的分析了多种耦合电感型高增益直流变换器的拓扑构建规律,揭示了它们之间的内在推衍联系。⑵提出了高增益ZVZCS三端变换网络,并在此基础上得到了一种新型非隔离型ZVZCS高增益直流变换器拓扑,围绕变换器工作原理及稳态性能,开关器件电压电流应力,软开关实现条件等方面对所提新型变换器进行了详细的理论分析和实验验证,结果表明该变换器实现了软开关,电压增益有效提升为传统Boost变换器的2倍,同时开关管和二极管的电压应力减小为原Boost变换器的1/2。⑶针对光伏发电系统中对电流纹波要求严格的应用场合需求,在所提的非隔离型ZVZCS高增益直流变换器基础上,结合无源式纹波注入单元,得到了一种非隔离型零输入电流纹波ZVZCS高增益直流变换器拓扑。该变换器既保留了原变换器高增益、软开关的优势,同时利用纹波注入单元构建与原变换器输入电流纹波大小相同变化趋势相反的纹波注入电流,进而实现了输入电流零纹波的预期目标。最后通过实验验证了理论分析的正确性。⑷为了拓展所提高增益变换器的应用领域,利用模块集成概念、电路等效变换原理以及开关电容升压技术,从所构建的两种非隔离型高增益直流变换器出发,分别提出了模块并行式、输出浮地式以及基于开关电容单元的非隔离型ZVZCS高增益直流变换器。研究结果表明这三种变换器在原变换器基础上,进一步提升了电压增益,同时降低了开关管和二极管的电压应力,有效抑制了输入电流纹波,而且根据拓扑推衍思路,这三种变换器均可以通过调节模块或开关电容升压单元的个数来满足不同电压增益场合的应用需求。