在直流微网系统中，微网元素的多样性和波动性对电力电子接口单元的设计提出了新的挑战，并极大推动了相关技术的进步。例如应用于新能源发电系统和储能系统的单向和双向直流变换器需要具备高电压增益、高传输效率和低输入电流纹波的特点。当开关管占空比逐渐趋近于1时，传统buck/boost变换器理论上可以实现无穷大电压增益。然而在实际应用中，受电感寄生电阻的影响，其电压增益有限，因而并不适用于直流微网系统。如何构建性能优越的高增益直流变换器已经成为了当前的研究热点之一。
　　耦合电感是一种同时兼具储能电感和变压器工作特性的磁性器件，具有调压特性好和功率密度高等优点，因而常应用于高增益直流变换器的构造。但是耦合电感结构固有的漏感和电流纹波也增加了变换器拓扑的设计难度。本文以耦合电感结构为基础，探索了耦合电感漏感能量回收和电流纹波抑制技术，并构造出具备高电压增益的单向和双向直流变换器。论文主要研究内容如下：
　　(1)针对现有单向耦合电感变换器输入电流纹波过大的问题，探寻构建同时具备高电压增益和低输入电流纹波的耦合电感型直流变换器的方法。在两级级联boost变换器的基础上，结合耦合电感和开关电容技术，提出了一种基于耦合电感的、具有低输入电流纹波的超高增益单向直流变换器，并从理论和实验两个角度证明了所述结构的可行性。在此基础上，进一步提出两种衍生拓扑，即ZVS型超高增益直流变换器和开关电容型超高增益直流变换器。在ZVS型超高增益直流变换器中，所有开关管都可以实现零电压开通(Zero Voltage Switching，ZVS)，进而提升了变换器功率传输效率。开关电容型超高增益直流变换器通过引入多级开关电容级联技术，可以灵活调节输出电压等级，进而拓宽了变换器的应用范围。
　　(2)针对储能系统功率双向流通的特点，进一步研究基于耦合电感的双向直流变换器拓扑及其调制策略，提出了一种具备宽范围软开关的耦合电感型高增益双向直流变换器。该结构通过耦合电感励感储能，实现了低压侧(Low Voltage Side，LVS)电压灵活调节；通过增加耦合电感匝比，强化了电路的升压潜力。变换器充分利用漏感电流，在实现ZVS的同时可以抑制回流功率，进而提升工作效率。在分析变换器的电压应力、功率传输特性、回流电流和软开关条件等稳态性能的基础上，通过实验验证了变换器的可行性。
　　(3)针对上述双向变换器中低压侧电流纹波大、开关管电流应力大的问题，构建了一种新型交错耦合电感型高增益双向直流变换器。变换器在低压侧采用了交错并联结构以减小开关管电流应力；在高压侧串联连接耦合电感副边绕组以提升电压增益，同时抑制低压侧电流纹波。此外，结合该结构提出一种双PWM加双移相(Dual-PWM Plus Dual-Phase-Shift，DPDPS)控制策略，克服了传统控制策略下高压侧(High Voltage Side， HVS)开关管软开关丢失的问题。最后搭建实验平台，通过实验验证了该变换器的可行性。