串并联(LCC)谐振变换器具有利用变压器的漏感和寄生电容作为谐振元件、宽输入输出范围、全范围软开关等优势,采用此拓扑的高压直流电源在X光机、静电除尘、粒子加速器等领域得到了广泛的应用,但是现有的控制策略和拓扑结构无法满足业界对高压脉冲更低输出纹波和更快瞬态响应速度的需求。为提升高压直流电源的稳态纹波和瞬态响应速率,本文针对LCC谐振变换器的若干关键技术进行了深入研究。状态轨迹控制策略能精确控制谐振变换器的谐振腔状态,实现快速的瞬态响应,而应用状态轨迹控制策略的前提是对变换器进行深入的状态轨迹建模分析。对于LCC谐振变换器,传统状态轨迹分析以三维状态曲线来表现,存在着不够直观和数学计算过于复杂的问题,本文提出了以两维状态轨迹来建模的简化分析方法,将三维的状态空间简化为了二维的状态平面。随后,分析了LCC谐振变换器每个模态下的等效电路,以此推导出了各个模态下变换器在二维状态平面内的状态轨迹。并针对工作于ZVS区域的LCC谐振变换器,对各模态下谐振腔的状态轨迹进行组合,推导出了稳态工作模式下的变换器状态轨迹,为基于状态轨迹的控制策略提供了理论依据。更快的瞬态响应速率始终是高压直流电源的不懈追求,但是LCC谐振变换器在启动过程中,传统PI控制策略下难以兼顾启动速度与谐振腔内电流、电压过冲的问题,限制了启动速率的进一步提升,本文提出了基于状态轨迹控制的启动策略,取得了电气应力和启动速率的优化。通过设定启动过程中谐振电流的最大值与最小值,并借助于状态轨迹的规划来精确控制谐振腔状态的变化,消除启动过程中谐振腔内出现的电流、电压过冲。最后,实验结果显示,在相同的启动时间下,所提出的控制策略无电流、电压过冲,而传统的启动策略谐振电流过冲43%、谐振电容电压过冲56%。为了兼顾高压直流电源的宽范围输入输出,现有LCC谐振变换器的设计主要考虑满载情况,导致了变换器工作于轻载情况时开关频率过高、系统效率显著下降等问题。应用突发(Burst)模式可以优化变换器轻载情况,但是由于LCC谐振变换器较多的谐振元件,Burst模式下易出现不必要谐振,导致了系统效率低和变压器饱和问题。本文提出了基于状态轨迹的Burst模式控制策略,通过谐振腔状态轨迹的精确规划,消除了不必要谐振和变压器饱和的风险,提升了变换器的轻载效率。此外,负载在轻载和重载之间变化时,变换器在Burst模式和正常稳态模式之间进行切换,本文提出了基于状态轨迹控制的切换策略,在避免过冲的同时实现快速的切换。最后,通过实验验证了基于状态轨迹控制的Burst模式控制策略和Burst模式与正常稳态模式之间的切换策略。相对于单模块LCC变换器,输入并联输出串联(Input Parallel Output Series,IPOS)多模块LCC级联变换器的拓扑具有模块化、元件电气应力小、输出纹波小、输出电压高、功率大等优势,但是各模块间的谐振参数的偏差会引起模块输出电压不均衡。针对此问题,本文提出了多模块LCC级联变换器的大信号模型,并以此模型评估谐振参数偏差对各模块输出电压的影响,为谐振参数的容差分析提供了理论基础。在输出电压不均衡分析的基础上,本文提出了调整频率和占空比的双环控制策略,实现总输出电压的跟踪和各模块间输出电压的均衡,并在前述大信号模型的基础上推导出变换器的小信号模型,以此分析了控制环的设计。最后,实验结果显示所提出的分析方法能够准确计算谐振参数偏差导致的电压不平衡,所提出的控制策略取得了良好的均压效果。综上,面对高压直流电源对更低稳态纹波和更快瞬态响应的需求,本文提出了LCC谐振变换器简化状态轨迹分析方法,并将其应用到启动过程和轻载模式,加快了变换器的启动速率、提升了变换器的轻载效率,为LCC谐振变换器的瞬态控制提供了新的思路。此外,对于IPOS多模块LCC谐振变换器输出均压的研究也为此拓扑的实际应用提供了理论基础。