随着全球能源危机和环境污染的加剧,太阳能、风能等绿色、清洁可再生能源被学术界和工业界广泛关注。在光伏发电系统中,如何将光伏电池板输出的低压直流电高效地转换成高压直流电,以便逆变并网成为光伏发电的关键技术。因此,近些年,高效、高电压增益DC-DC变换器成为学术界重要研究方向之一。论文在传统耦合电感变换器的基础上,提出了多种集成开关电容电路的方法,构造出一系列适用于不同场景的高增益DC-DC变换器拓扑。首先,针对双绕组耦合电感变换器,提出了三种不同构造倍压电路的方法,分别构造出一系列高增益DC-DC变换器,并将开关电容单元扩展至n,使其能够通过电压增益和电压应力需求,灵活改变电路结构以适应不同的应用场景。通过与近些年国内外提出同类变换器的对比分析可知,所提变换器在相同甚至更少数量的元器件的前提下,能够实现更高的电压增益和更低的电压应力。因此,可以采用低电压等级、低导通电阻的功率器件,减小导通损耗,进而提高变换器的工作效率。其次,在双绕组耦合电感变换器的基础上,增加第三绕组,构成三绕组耦合电感变换器。采用与双绕组耦合电感变换器集成开关电容同样的方法构造出一系列基于三绕组耦合电感与开关电容的高增益DC-DC变换器。根据三绕组的结构特点,对电路拓扑进行改造,提出了一种基于三绕组耦合电感的高功率密度高增益DC-DC变换器,并将泵生电容单元引入该变换器中进一步提高电压增益。通过对比分析表明,所提三绕组耦合电感变换器在元器件较少的情况下,电压增益更高、功率器件的电压应力更低。然后,针对隔离型高增益应用场景,以基本反激变换器为基础,提出多种倍压电路单元,构造出多种有源箝位隔离型高增益DC-DC变换器。该变换器采用有源箝位电路回收漏感能量,使主开关管和箝位开关管都实现了零电压导通。增加倍压电容不仅能提高电压增益,降低功率器件的电压应力,还解决了有源箝位反激变换器输出二极管与漏感的谐振电压尖峰问题。当开关S闭合时,变压器二次侧绕组向倍压电容传递能量,相对于反激变换器而言,提高了变压器绕组利用率,从而提高了变换器的功率密度。最后,针对低输入电流纹波的应用场景,提出了电流输入型的基于Sepic耦合电感变换器和对称/非对称交错并联耦合电感变换器。对于应用在中小功率场景的基于Sepic耦合电感DC-DC变换器,其输入电流延续了Sepic变换器电流连续,低输入电流纹波的特点。滤波电感的引入,使得耦合电感的励磁电流大大降低,甚至部分电路拓扑的励磁电流平均值降为零,达到双边励磁的效果,提高了磁芯的利用率。因此,可以减小耦合电感的体积,提高变换器的功率密度和效率。至于应用于大功率、超大电压增益场景的交错并联耦合电感变换器,其采用两相交错并联的形式,两个耦合电感漏感电流的变化率在输入端得到有效地削弱,从而降低了输入电流纹波。结合交错并联的结构特点,增加的开关电容电路更大程度地提高了电压增益,降低功率器件的电压应力,同时,交错并联能够分担功率,使其能够轻松胜任大功率应用场合。论文上述提出的一系列新拓扑,有效地解决了传统DC-DC变换器在实现高电压增益转换方便的不足,基本能够应用于不同需求的各种场景。一方面提高了电压增益,避免了变换器工作在极限占空比下;另一方面,降低了功率器件的电压应力,从而可以采用低电压等级、高性能的器件来提高变换器的效率和可靠性。采用无源或有源箝位电路,回收利用耦合电感的漏感能量,实现了开关管的零电流或零电压开通的软开关,进一步降低了变换器的损耗。相对于近几年国内外提出的同类高增益DC-DC变换器,所提变换器在相对较少的元器件下,能够实现更高的电压增益和更低的电压应力。