能耗严重是目前制约数据中心发展的重要因素，而供电系统是数据中心能耗的主要来源之一。与传统220V交流母线相比，380V直流母线数据中心供电系统可以大大减少功率变换环节，提高系统功率密度、效率以及可靠性，在引入太阳能、风能等可再生能源后的系统中其优势更为显著。本文将系统研究引入可再生能源后的380V直流母线供电系统中的电网接口变换器、电压调节模块（VoltageRegulatorModule, VRM）等关键变换器。　　本文主要研究内容包括两个部分：第一部分包括第二章、第三章和第四章，研究作为电网接口变换器的高效率高功率密度AC/DC变换器，具体为单级式隔离型三相双向AC/DC变换器及在其基础上衍生出的三相四桥臂隔离型 DC/AC变换器、带 Y-△连接变压器的三相双向AC/DC变换器。第二部分包括第五章和第六章，研究作为电压调节模块等直流负载电源的高效率高功率密度DC/DC变换器，具体为开关电容调节器以及零电压开关隔离型反激Sepic谐振变换器。　　由于可再生能源的不稳定性，当直流母线数据中心供电系统引入可再生能源后，在电网和母线之间需要一个接口变换器，以实现电网与系统之间能量的双向传递。本文提出了一种单级式隔离型三相双向 AC/DC变换器，与两级式方案相比，它消除了两级间的中间直流母线电容以及直流侧的滤波电感，具有功率密度更高的优点。为了保证变压器在每个开关周期内的伏秒平衡，本文还提出了相应的改进型空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）策略，具体阐述了变换器的拓扑推导、开关状态定义、工作原理以及矢量合成方法。本文对变换器直流侧的直通问题进行了详细的分析，进一步提出了不需要外加死区时间即可避免直通问题的SVPWM调制策略。　　本文提出的单级式隔离型三相双向 AC/DC变换器工作在独立逆变模式时不具备带不平衡负载的能力，为了解决该问题，本文进一步提出了三相四桥臂隔离型 DC/AC变换器，通过增加N相桥臂给零序电流提供通路，从而保证变换器在三相负载不对称时仍能输出三相对称电压。为了保证变压器的伏秒平衡，本文在应用于传统非隔离型三相四桥臂逆变器的三维空间矢量脉宽调制（ThreeDimensional Space Vector Pulse Width Modulation,3D SVPWM）策略的基础上提出了一种改进型3D SVPWM调制策略，解决了已有的带不对称负载单级式逆变器难以实现高频电气隔离的问题。本文对变换器进行了详细的模态分析，并且阐述了扇区划分以及矢量合成方法。　　为了降低单级式隔离型三相双向 AC/DC变换器的开关管电流应力，本文进一步提出了带Y-△连接变压器的三相双向AC/DC变换器及其改进型SVPWM调制策略，可以作为电网接口变换器。此外，变压器Y-△的连接方式提供了两倍额外降压比，使得变换器也可以应用于低压输出的场合。为了进一步提高变换器工作在整流模式时的效率，本文提出了同步整流（Synchronous Rectification, SR）控制策略，降低了直流侧开关管的导通损耗。由于模态中存在变压器串联漏感叠加的情况，本文进一步研究了变压器漏感对变换器特性的影响，提出了箝位电路的设计方法。　　目前VRM大多采用多相交错并联Buck变换器，电感电流不能突变的特性限制了变换器的动态特性。为了解决该问题，本文提出了开关电容调节器的概念。首先分别从开关电容变换器和PWM直流变换器中提取出开关电容基本单元和开关电感基本单元，提出将这两种单元进行两两结合的方法，推导出一族非隔离型开关电容调节器。变换器一个模态工作在开关电容模态，另一个模态工作在调压模态，采用电容代替电感作为传递能量的主要部件，具有功率密度高、动态响应快的优点。通过在非隔离型开关电容调节器中引入变压器，本文进一步推导出一族隔离型开关电容调节器，利用变压器的漏感实现开关管的零电压开关（Zero Voltage Switching, ZVS），可以应用在输入与输出需要电气隔离的场合。本文对隔离型开关电容调节器进行进一步推导，得到两种带变压器的非隔离型开关电容调节器，变换器仍然可以利用漏感实现软开关，而且变压器的匝比可以拓宽其等效占空比，使得变换器适用于 VRM等输入与输出电压悬殊而不需要电气隔离的应用场合。本文分别选取其中一个隔离型开关电容调节器以及带变压器的非隔离型开关电容调节器进行具体的工作原理分析和实验验证。　　本文最后提出了一种零电压开关隔离型反激 Sepic谐振变换器，可以作为直流负载电源，如服务器风扇电源等，实现了开关管的零电压开通和二极管的零电流关断(Zero Current Switching, ZCS)，适合高频工作。文中对变换器的模态进行了具体分析，并提出了计算变换器增益的算法流程，得到电压增益曲线以及开关管和二极管电压应力、开关管和谐振电感电流有效值等参数随输出电压变化的曲线；并将其与隔离型 Sepic多谐振变换器(Multi-resonant Converter, MRC)进行理论和实验对比，得出在绝大部分情况下本文所提出变换器的电压应力和导通损耗更低的结论。为了进一步降低变换器的导通损耗，采用同步整流控制，当检测到同步整流管的体二极管导通后，其驱动信号变为高电平，实现了同步整流管的零电压开通。