前〓言

PREFACE

电力电子技术依托于半导体功率器件，致力于实现电能的高效转换与精确控制，对推动国民经济发展、应对能源危机和解决环境污染问题具有显著影响，因此受到全球广泛关注。作为电力电子技术的关键组成部分，高效直流变换器在直流电能转换领域扮演着核心角色，并已在多个关键领域得到广泛应用，包括直流微电网、计算机电源系统、多电飞机，以及电动汽车等。在国家“十四五”规划对战略性新兴产业的布局下，智能电网、前沿计算机技术、先进航天装备，以及新能源电动汽车等行业，已然成为孕育新增长动能、打造未来竞争胜势的重中之重，这些领域不仅被寄予厚望，而且也确实迎来了创新和发展的黄金时期。直流变换器是横跨以上多个关键领域的核心部件，与其相关的研究不仅具有深远的理论意义，也具有重大的工程实践价值。

本书共15章。第1章系统阐述高效直流变换器的研究背景和现状。第2章详细介绍一种基于耦合电感的无源钳位结构高升压

变换器，利用耦合电感匝比可调的特性提升变换器输出电压增益。第3~5章分别介绍基于三绕组耦合电感结构的高升压直流变换器，不同的是第3章加入了电压倍增单元结构，第4章结合了有源开关电感结构，而第5章结合前两章结构的优势，采用较少的元器件实现较高的电压增益和低电流应力。第6章介绍一种

耦合电感与开关电感、开关电容集成的高升压直流变换器。第7章介绍一种输入电流连续、开关管电流应力低的二次型高增益变换器。第8章结合第6、7章的变换器结构，介绍一种同步双开关宽增益直流变换器，通过集成耦合电感和电压倍增单元，在较低匝数比的情况下，电压增益可以得到显著提高。第9章介绍一种基于耦合电感的软开关高升压变换器，采用开关耦合电感以及开关电容单元在合适占空比下实现高转换比，利用有源钳位电路降低开关管电压应力以及回收漏感能量，实现所有开关管ZVS开通与耦合电感二次侧二极管ZCS关断，以降低开关损耗和解决二极管的反向恢复问题。第10章介绍一种采用神经网络离线拟合显示模型预测控制规律策略的双开关超高升压变换器，能有效提高变换器的动态性能及抗扰能力。第11章介绍一种不同于第10章三维显示的二维显示MPC控制规律，针对一种单开关三绕组耦合电感的高增益直流变换器，利用反向传播算法，生成具有多个工作点的显式MPC神经网络控制器，在输入电压变化或负载变化时，能自动调整占空比，大幅提高变换器的鲁棒性，实现电压的稳定输出。第12章介绍一种新型的升降压直流变换器，采用双开关管，以降低开关管的电压应力和电流应力，同时结合无源钳位电路回收耦合电感的漏感能量，抑制开关管的电压尖峰，提高效率。第13章介绍一种基于PI控制器结合前馈控制的新型单管耦合型升降压变换器，通过调节耦合电感的变比灵活调节电压转换比，同时降低开关器件电压应力，采用无源钳位电路，起到回收漏感能量和抑制开关管电压尖峰的作用，与传统升降压变换器相比具有更宽电压转换比、输入电流连续和开关管电压应力小等优势，同时利用PI控制器结合前馈控制策略实现闭环控制，保证变换器整个输入电压范围内良好的输入暂态响应。第14章介绍一种CLLCLC谐振拓扑变换器，通过励磁电感Lp与附加电容Cp相互串联组成电感值可随开关频率变化而改变的“自适应励磁电感”LpCp，当变换器增益较小时，开关频率会升高，等效励磁电感比较大，励磁电流会减小使得损耗降低，变换器的效率增加； 当电路需要工作在高增益时，开关频率会降低，等效励磁电感值会变小，变换器可以得到高增益。第15章详细地讨论一种通过集成两个直流变换器(包括非隔离型和隔离型)构建三端口变换器(TPC)和双向三端口变换器的系统方法。

感谢团队中的黎乙利、梁鹰杨、崔晓文、邹慧杰、吕炫翰和曾沛桐等同学，他们为本书的绘图和文稿录入整理工作付出了辛勤的劳动。

本书基于编者在此领域的研究成果进行撰写，由于水平有限，难免有表述不当或疏漏之处，敬请广大读者批评指正，提出宝贵意见。

罗朋2026年4月