出于可靠性和安全性的考虑，将单个光伏电池、燃料电池模块并入电网是当前的研究热点之一。然而单个光伏电池、燃料电池模块的输出电压较低，为了将这些电源并入电网，或者用作不间断电源，需要大幅度提升直流电压等级以满足后级逆变的需要，高增益、高效率直流功率变换技术已经成为这些应用场合的关键技术之一。非隔离型高增益直流变换器略去了DC/AC/DC多级功率变换，在效率上更有优势，此类变换器通常是基于传统Boost变换器衍生而出的。与Boost变换器相比，双管升压变换器在获得更高增益的同时能有效的降低开关管的电压/电流应力，基于双管升压结构衍生出的变换器由于继承了其低应力的特性而将获得更高的变换效率，具有潜在的应用价值。论文首先介绍了理想情况下双管升压变换器的工作原理，随后讨论了变换器在实际应用中，由于电路参数不一致而出现的功率开关管不均压的问题，并提出了一种无源箝位电路实现了开关管的均压以降低其电压应力，提高变换器效率。分析了带有无源箝位电路的双管升压变换器的各项性能，对比传统Boost变换器具体说明其优势。其次，结合开关电感、开关电容等升压单元，提出多开关单元双管升压变换器结构，得到了一系列多开关电感/开关电容组合双管升压变换器，并进一步在开关电感双管升压变换器的基础上，推导出了抽头电感双管升压变换器，简化了电路结构，提升了变换器的电压增益。给出了各变换器的稳态工作原理及性能分析，对比传统高增益变换器说明其优势，并分别制作了原理样机，进行了相关的实验验证。随后，基于耦合电感升压方式，提出了三绕组耦合电感双管升压变换器方案，在无源箝位拓扑的基础上采用有源箝位软开关技术，实现了功率开关管的零电压开关，减小了开关损耗，分析了各个变换器的稳态工作原理以及变换器的各项参数性能，并分别制作了无源箝位、有源钳位变换器原理样机，进行了相关的实验验证与对比分析。最后，论文提出了输出侧单电容/多电容两大类耦合电感高增益变换器之间互相转化以及单类三绕组耦合电感变换器拓扑自身演绎的方法，并列举了各个电路的工作特性，通过实验，验证了两类耦合电感变换器之间相互转换方法的正确性。结合光伏发电应用背景，基于有源钳位三绕组耦合电感双管升压变换器实现了光伏电池MPPT的功能。论文研究的双管升压变换器不仅实现了电压增益的拓展，有效降低了开关管的电压/电流应力，而且减小了功率器件的损耗，提高了变换效率，具有重要的理论和应用价值。