多端口直流变换器可以实现多个直流端口间电能的高效转换,在新能源、电动汽车、航空航天等重要领域具有广泛的应用前景。现有的多端口直流变换器主要包括共用开关管与共用磁芯两大类。在共用开关管多端口直流变换器中,仅需N+1个开关管即可独立控制N个端口之间的电压关系;但由于开关管元件相对磁性元件较小,在功率密度方面还有优化空间。另一方面,共用磁芯的直流多端口变换器由于有效地减少了磁性元件的个数,相对容易实现高功率密度,因而受到了国内外学者的广泛关注,也是本文的主要研究对象。通过对电感电流进行复用,理论上仅需单个电感即可实现功率在多个端口间的交换,有效地减小了变换器的成本及体积。但是现有的单电感多输入多输出直流变换器拓扑数量较少,不能满足工业中不同应用场合多样化的需求。此外,当单电感多输出直流变换器工作在连续导通模式（Continuous Conduction Mode,CCM）时,存在严重的负载交叉调整率问题,而工作在不连续导通模式（Discontinuous Conduction Mode,DCM）时,如果有一路输出负载较大则将导致大的电流尖峰。不仅如此,在CCM下变换器的开关管通常为硬开关,还存在较严重的开关损耗及电磁干扰问题。为了解决上述单电感多输入多输出直流变换器存在的问题,本文的研究内容主要包括以下三个方面:（1）提出了一种简单的单电感多输入多输出直流变换器的推演方法,据此可衍生出众多性能优异的拓扑结构,以满足不同应用场合的需求。该方法仅需三个步骤:首先,基于电感电流复用的基本原理,提出了由单电感、多组单向开关管和输入/输出端口组成的三个基本单元;然后,将它们与传统二端口直流变换器进行集成,通过选择不同基本单元进行组合、将基本单元中的悬空点进行不同连接,可为不同端口数量的单电感直流变换器推演出多个有效的拓扑结构;最后,删去重复或无作用的开关管/二极管,完成拓扑化简。根据所提出的拓扑衍生方法,本文从buck、boost、buck-boost、非反相buck-boost传统二端口变换器中推演出了众多性能各异的单电感多输入多输出直流变换器拓扑。（2）为了缓解单电感多输出直流变换器工作在CCM下存在的交叉调整率问题、工作在DCM下带重载导致的大电流尖峰问题,本文还提出了一种适用于不均衡负载的耦合电感多输出直流变换器方案。该变换器由多输出耦合电感结构替换传统二端口直流变换器的输出电感即可衍生获得,不增加磁芯的数量。其中,多输出耦合电感结构由多路并联的带有单向开关管的输出支路和一个变比为1:1的耦合电感组成。耦合电感的原、副边的同名端相连于原二端口直流变换器的输出端,使得原二端口直流变换器的输出电流依旧保持等于连续的励磁电流,因而在重载下也可有效抑制电流尖峰。此外,耦合电感结构中的多路输出端口通过单向开关管分别与耦合电感副边的另一端相连,因此控制开关管的开断即可将断续的漏感电流依次分配给相应的输出端口,将实现带较轻负载的端口之间电压的独立控制。不仅如此,耦合电感结构中的多路输出端口与原二端口变换器的输出端口由于分别经漏感和励磁电感传递功率,因此它们之间的电压调整率也能够有所改善。本文以带输出电感的buck、zeta和cuk传统二端口直流变换器为例,分别为它们衍生出了相应的适用于不均衡负载的耦合电感多输出直流变换器,其中原二端口直流变换器的输出端口适用于带重载、新增的耦合电感结构中的多个输出端口适用于带轻载。（3）对偶地,将（2）中耦合电感原、副边的同名端相连于传统二端口直流变换器的输出端改为相连于输入端,还可由带输入电感的二端口直流变换器推演得到相应的多输出直流变换器拓扑。该类变换器以耦合电感结构替换原二端口直流变换器中的输入电感,多路输出之间可类似地获得较好的交叉调整率。不同的是,替换输入电感使得原二端口直流变换器的输入电流而非输出电流为连续。此外,耦合电感原边电流也由励磁电流与漏感电流之和转变为二者之差,可能会出现小于零的情况。因此,将原二端口直流变换器中的二极管替换成同步整流管后,还能够实现开关管的零电压软开关,有效地降低了开关损耗。以带输入电感的boost、sepic和cuk传统二端口直流变换器为例,本文也分别为它们衍生出了相应的软开关耦合电感多输出直流变换器拓扑。在完成单电感多输入多输出直流变换器、适用于不均衡负载的耦合电感多输出直流变换器、软开关耦合电感多输出直流变换器的拓扑衍生后,本文分别从三类直流变换器中各选取出一个示例拓扑,详细介绍了它们的工作原理、电路特性和设计考虑。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。