随着能源问题成为世界热点话题,各国大力推进可再生能源的发展。光伏发电在可再生能源发电系统中起着重要的作用。然而,单个光伏模块的输出通常是等级较低的直流电,需要配置高增益DC-DC变换器提升电压等级,以满足电网电压需求。此外,在汽车燃料电池、不间断电源等实际应用中,均对高增益、高性能的直流变换器有着急切的需求。Boost变换器受实际参数的限制,通常只能应用在升压比不超过6倍的场合中。本课题将对高增益DCDC变换器进行研究,实现10倍以上的电压增益,以满足各工业场合的需求。通过对现有的提高变换器电压增益的方法进行调研和分析,结合储能元件开关单元,提出了一种高增益ASL-2SC变换器。通过开关电感单元和开关电容单元的配置,在实现较高增益的同时,保持了变换器中各元器件的低电压应力和低电流应力。解析了变换器在不同电流模式下的工作原理,推导了电压增益特性。变换器的实际性能与变换器中各元器件的寄生参数有着密切的关系,本文中详细分析了含寄生参数时,变换器的实际电压增益和实际效率,进一步考察了各元器件的损耗,表明了变换器具有较高的效率。完成了与各类高增益直流变换器的比较,变换器在电压增益、效率、元器件所受应力等方面具有明显的优势。为了提高变换器的动态性能,对所提出的变换器进行小信号分析,推导了变换器传递函数,绘制出开环Bode图。针对开环系统的不足,利用K-factor方法构建TypeⅢ控制器,完成了系统补偿网络的设计。为了实现更高的电压增益,结合储能元件充放电原理和基尔霍夫电压方程,提出了两种扩展电压增益的方法,并在ASL-2SC变换器的基础上形成了三种拓展拓扑。各拓扑具有不同的优劣势,且相互间不存在互斥性,根据场合的需求,可以灵活搭配各种扩展结构,满足了更广泛的电压需求。根据参数设计和器件选型,搭建了一台325 W的实验样机,当输入电压为20 V时,能够实现360 V的稳定输出,各电容、二极管、开关管承受的电压应力均较小,变换器最高效率可达94.9%。