现代社会和经济的发展对电力电子装置和系统的需求日趋增大,对其进行标准化设计和精细分析是目前面临的严峻挑战。随着新能源发电,电动汽车,直流电机等领域的发展,高阶DC-DC变换器是构建高性能直流变换器系统的重要部分,得到了广泛应用。作为一个包含离散开关变量和连续状态变量的非线性时变系统,电力电子变换器的建模方法和控制策略是电力电子技术一个长期研究的方向。本文根据电力电子变换器的工作特点,基于混杂切换系统理论等方法对高阶DC-DC变换器的模型及其控制进行了深入研究。本文的研究内容主要包括以下几个方面:首先,根据电力电子变换器的结构特征,详细分析了高阶DC-DC变换器的工作过程,对其整个工作过程中可能出现的电路现象进行了探究。针对不同的电路现象,进行了工作模态和工作模式的统一和归类。其次,基于混杂切换系统理论,深入研究了高阶DC-DC变换器在不同工作模态间的切换条件以及各工作模态的自我状态约束条件。利用直角坐标系诠释了命题逻辑和混合整数不等式之间的等效转换关系。通过等价转换原则,用混合整数不等式来表示高阶DC-DC变换器在不同工作模态时的状态约束条件。从而建立高阶DC-DC变换器运行在CCM(Continuous Conduction Mode,连续传导模式)和DCM(Discontinuous Conduction Mode,不连续传导模式)的统一混杂切换模型。再次,根据混杂切换建模方法,建立了Cuk变换器、Sepic变换器和Zeta变换器的混杂切换模型。分析表明,高阶DC-DC变换器的混杂切换模型的统一表达式只与工作模式相关联,使得该模型具有简洁性。在建模过程中没有采取任何的近似假设,保证了变换器模型的准确性。在不同占空比、不同开关频率以及不同负载的情况下对Cuk、Sepic和Zeta变换器进行仿真,证明了所提建模方法的正确性。通过与状态空间平均模型和离散时间模型的对比,表明了混杂切换模型的高精度性,且与实际运行情况更加符合。最后,基于所建立的混杂切换模型,设计了混杂切换控制方法。根据高阶DC-DC变换器工作过程中电流、电压以及能量的变化过程,计算出不同运行模式下的电感电流、开关管的开断时间以及运行模式切换的临界值。在根据临界值判断出运行模式后,选取相对应的电流和时间作为控制条件。从而达到精细的控制过程以及精确的输出结果。通过仿真验证以及与其它控制方法的对比,证明了该控制方法的正确性和有效性。