随着社会的向前发展,人类对化石燃料的需求日趋严重,但是化石燃料燃烧产生的有害气体污染了地球环境,为了可持续发展战略的实施,新能源的利用聚焦了国内外学者的目光。在新能源系统中,具有高电压增益的DC-DC变换器是不可或缺的一个环节。级联两个或者多个Boost变换器能够有效提升电压增益,但是若级联单元过多,元件数目的增加会导致工作效率下降显著,而且开关管数量的增加也会带来控制器设计的复杂性。因此,两个Boost单元级联形成的二次型Boost变换器成为最佳选择。本文研究了一种新型二次型Boost变换器,此变换器的优势在于不仅具有高电压增益,而且电感电流和开关器件上的电压电流应力更小,从而使效率得到了提升。新型变换器有以下四种工作模式:CCM-CCM模式、CCM-DCM模式、DCM-CCM模式和DCM-DCM模式。本文分析了这四种模式下的工作原理,建立了数学模型,推导了小信号模型,利用拉普拉斯变换得到了电路中的状态变量与占空比之间的传递函数,分析了频域特性,研究了能量传递方式,为变换器的参数设计和控制器的研究提供了理论依据。设计了这种新型变换器的电压模式控制、电流模式控制和模型预测控制。首先通过采样输出电压研究了电压模式控制,设计了电压模式控制中的补偿网络,通过补偿后的波特图验证了设计的合理性。针对电压模式控制存在动态响应速度慢的问题,进一步研究了电流模式控制,说明了电流控制器的设计步骤,实现了电压和电流双闭环控制系统,在理论上验证了比电压模式控制具有更高的稳定裕度和控制环精度。为减小系统体积并提高响应速度,本文设计了模型预测控制,介绍了模型预测控制的工作原理,给出了可用于单环控制、双环控制和多环控制的质量函数,通过最小化质量函数设计了在单环控制下的控制器,为了减少传感器的使用,设计了观测变换器负载的Luenberger观测器。为了进一步通过降低开关损耗提升工作性能,在新型变换器的基础上引入辅助谐振电路实现了两个主开关管的软开关。结合变换器的各种工作模态和等效电路图,说明了工作原理,给出了一个开关周期内主要元件的工作波形,设计了主开关和辅助开关的工作时序以及辅助电路的参数,通过MATLAB/Simulink仿真验证了理论分析的正确性。搭建了新型变换器的实验平台。首先设计了开关管MOSFET的驱动电路,实现了两个MOSFET的同时通断;然后,使用硬件电路实现了变换器的电压模式控制和电流模式控制;最后,借助DSP完成模型预测控制实验和软开关实验。结果验证了上述理论分析和设计的正确性。