在分布式发电,不间断电源和电动汽车等能量分配与调度系统中引入储能技术,可有效地提高能源利用率和改善电能质量。典型分布式储能系统的最前端输出为低压直流(光伏电池或燃料电池)或者交流(风电),如果输出为交流,通常先将交流电压转换为直流电压,再进行其他转换。由于分布式能源的间歇性,其输出端电压呈现出波动特性,为满足负载供电要求,必须对电能进行相应转换与匹配,并通过储能设备对能量进行存储与释放,维持负载供电和母线电压的持续稳定。针对分布式储能系统特点和要求,为提高电能利用效率,本文重点研究其中高增益DC-DC变换器,高增益双向DC-DC变换器以及电池组主动式均衡拓扑等关键技术。针对传统方案中在大压差条件下采用两级独立式电路结构来完成高电压增益,以及传统单级式隔离型变换器中匝比较大而导致变压器耦合效率降低并呈现出较大寄生参数的问题,提出了一种基于集成级联结构的隔离型高增益DC-DC变换器拓扑。与现有的两级式变换器结构相比,该拓扑在主功率电路和控制电路方面均具有更高的集成特性和动态性能,并在低匝比的条件下实现高电压增益。同时,相比传统的单级式隔离变换器,该拓扑中变压器匝比更低,从而可降低由漏感引起的电压尖峰,并减小由分布电容引起的环流,提高了变换器的效率。针对现有移相控制方式下双有源桥变换器在大压差条件时主要依靠增大变压器匝比来提高电压增益的问题,提出了一种提高双有源桥变换器电压增益的方法。该控制方式在降压模式和升压模式下分别采用不同的控制方法,使变换器在相同的变压器匝比下实现更高的电压增益,提高双有源桥变换器在压差较大条件下的双向转换效率。针对传统双有源桥拓扑存在的不足,为进一步提高电压差更大条件下能量的双向转换效率,提出了一种带集成级联结构的高增益隔离型双向DC-DC变换器拓扑。该拓扑在降压模式和升压模式下均可等效为由一级隔离型变换器和一级非隔离型变换器构成的级联结构,在低匝比条件下实现了双向高电压增益,并扩大了ZVS范围。同时,分别与现有文献中的单级式拓扑和常用的两级式拓扑进行了对比分析与研究。理论分析与实验结果表明,与现有的双向变换器相比,在相同电路参数下,该拓扑能实现更高的电压增益,并具有更简单的控制系统和更高的可靠性。针对电池组现有集中式均衡技术中均衡拓扑存在损耗较大的问题,提出了一种准谐振ZVS隔离型双向DC-DC变换器拓扑。在升压模式和降压模式下,该变换器均能通过准谐振技术实现全部开关管的ZVS操作,极大地降低了开关损耗。同时,漏感中的能量实现了循环吸收与利用,减小了元器件电压应力。与现有的集中式均衡拓扑相比,该拓扑具有更少的元器件数量和更宽的ZVS范围,并且避免了额外的吸收回路或绕组。对电池组进行均衡实验测试,实验结果验证本文提出的变换器的有效性,并表明均衡器在均衡速度和效率方面具有良好的性能。