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电力电子行业对高功率密度高效率的要求日益增加,LLC谐振变换器在隔离式开关电源中因其降压比高,且易于实现软开关等优势而被广泛应用。然而尽管LLC变换器有着诸多优势,但其存在副边整流损耗大,高频段调节分辨率低、大降压比条件下效率低以及过电流保护能力差四大缺点。本文针对LLC谐振变换器的上述缺陷,创新地在谐振腔加入了一组并联谐振元件组成LCLCL谐振变换器。并对其进行了拓扑分析、参数设计、磁性元件设计、小信号模型建立与闭环控制等设计和优化。并最终设计并搭建了一台400W的DC/DC高阶高性能谐振变换器。首先,本文使用基波分析法对LCLCL谐振变换器进行电压频率增益分析,通过MATLAB绘制出增益频率曲线图,根据曲线图分析得出特有的两个固态工作点和一个零增益点。再通过数学分析提炼电感系数,品质因数进行谐振腔参数设计。对增益曲线进行设计优化后,引入三次谐波进行能量传输。新的能量传输方式降低了副边整流器件的电流平均值,提升了系统效率。最后对谐振变换器进行深度阻抗分析,推导阻抗软开关边界线并以此为参数设计的重要参考。变压器作为谐振变换器的重要元件,其不仅是功率密度的主要影响因素也是损耗的主要来源之一。本文根据磁集成原理,通过磁阻挡层来调节漏感,将谐振电感集成于平面变压器中。之后根据响应曲面法探究铜宽,铜厚,磁芯体积等影响因素对单层平面绕组阻抗与体积的影响。再据此结合模块化层间模型法进行多层绕组的影响因素分析,得到多层绕组的平面变压器绕法与参数选择方案。并为了进一步降低绕组阻抗和寄生电容,提出变宽组绕组优化,并通过有限元仿真分析证明上述理论的正确性。对于高阶谐振系统的小信号建模,本文选择扩展描述函数法进行小信号模型的建立。并根据传递函数设计出4P4Z补偿器。在保证系统稳定性可靠性的同时提升动态响应速度。并根据LCLCL谐振腔的零增益点,设计独属于LCLCL谐振变换器的软启动方案和过流保护方案,提升了本文LCLCL谐振变换器的可靠性与性能。最后,本文搭建了一台主谐振频率1MHz,三次谐波注入频率3MHz。额定功率400W可实现额定效率达95.6%全负载可实现软开关的系统样机。证明了本课题理论的正确性。并通过PSIM仿真证明了本课题对较大输入电压和负载波动有着优秀的调整能力。