可再生能源发电技术是应对未来能源危机和环境污染问题的重要措施,而能接纳可再生能源的微电网在近年来迅速发展。由于微电网中燃料电池和光伏电池输出电压低、电压范围宽,需要高增益直流变换器作为能源转换接口。如何通过拓扑推演得到适合微电网发电系统的高增益变换器是现阶段研究的重点。本文首先分析了现有6种高增益变换器拓扑推演方法的优缺点,并提出了一种非隔离DC-DC变换器可编程拓扑搜索算法。为实现该算法,进一步提出了非同构图的构建算法、全环路搜索算法,建立了环路电气特性筛选条件。一方面,所提出算法能够搜索出特定器件数量条件下所有可正常工作拓扑,减小了拓扑推演过程中的随机性。另一方面所提出的算法减轻设计人员繁冗的拓扑推演工作,提高拓扑的设计效率。其次,本文根据可编程拓扑搜索算法结果,提出一种输出电容串联型高增益变换器拓扑推演方法,并根据拓扑推演规则推演得到3L输出电容串联型高增益变换器,其电压增益是Boost变换器的4倍、开关管电压应力是输出电压的1/4倍,输入电流纹波是Boost变换器的1/3倍,适合于微电网发电系统。最后搭建了基于图论可编程高增益DC-DC变换器仿真平台,仿真结果表明了所提出拓扑推演方法的有效性和可行性。除此之外还搭建了30V～48V/400V 240W的3L输出电容串联型高增益变换器试验平台,实验结果验证了变换器具有电压增益高、器件应力低、输入电流纹波低的特点,适用于燃料电池和光伏电池发电系统。