直流变换器,是一种将直流电能变换成负载所需要的,电压或电流可控的直流电能的电力电子装置。作为新能源发电系统、航空电源系统等众多能量变换领域中应用极为广泛的主电路拓扑,其重要性不言而喻。本文在总结国内外两端口和多端口直流变换器的研究与应用现状的基础上,对两个基于半桥型升降压电路的直流变换器——三重化级联型升降压变换器和三端口升降压变换器——开展了研究工作。三重化变换器可以在减小输出电压电流纹波的基础上对变换器的工作频率和滤波参数进行优化。而三端口变换器在新能源发电系统中应用时,可以对供电、储能、用电等单元进行集中控制,保证发电系统的平稳供电。本文首先以半桥型升降压变换器为拓扑单元,分析了其工作原理和特点,并对以其为基础构成的典型的级联型升降压变换器进行了研究,分析了其工作原理和不同的控制方式,为三重化和三端口变换器的研究提供了理论依据。在此基础上,根据采用多重多相形式可以提高变换器等效工作频率的思想,设计了三重化级联型升降压变换器。三重化变换器由6个半桥型拓扑单元构成,可以在不改变单个开关器件开关频率的条件下,使变换器的等效工作频率提高到原来的三倍,从而大大减小输出电压和电流的脉动。此外,该变换器可以工作在降压、升降压、升压三种模式下,适用于宽电压范围的应用中。本文对三重化变换器的工作原理和控制策略进行了详细分析,设计了实验样机参数,在所搭建的平台上进行了实验验证。同时,通过对半桥型升降压变换器的进一步研究发现,可以以3个半桥型拓扑单元,构成一种非隔离型三端口升降压变换器。本文对这种新型的三端口变换器的工作原理进行了分析,并提出了切实可行的控制策略,使得变换器可以工作在单输入单输出、单输入双输出和双输入单输出三种模式下。本文设计了三端口变换器的实验平台,通过实验验证了理论分析和控制策略的正确性。