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随着化石能源的逐渐紧缺和世界范围内环境问题的日益凸显,世界各国都把新能源当作亟待发展的产业。风电、光伏、储能、微电网和电动汽车更是重中之重。电动汽车主要面临充电和续航两个问题,相关研究得到了众多科研人员的关注。LLC变换器是一种三元件谐振电路拓扑,结构简单,可以实现原边开关管零电压开通（zero voltage switching,ZVS）和副边二极管零电流关断（zero current switching,ZCS）,具有高效率和高功率密度的特点,适合应用于电动汽车充电等场合。然而,传统LLC变换器受其开关频率范围的限制,难以实现宽输出电压范围。本文对基于半有源变结构整流器的宽输出LLC变换器进行深入研究,得到了新的电路拓扑,详细分析了拓扑结构、控制策略和电路特性等,并通过实验样机验证了理论分析的正确性。首先以应用于电动汽车充电等宽输出场合的LLC变换器为研究对象,针对输出电压范围拓宽的同时开关频率范围也变宽的问题,对传统LLC变换器进行改进,得到三种基于半有源变结构整流器的宽输出LLC变换器,分别为副边前后级联型整流结构、副边上下级联型整流结构、原边交错+副边上下级联型整流结构。通过对三种电路拓扑进行对比分析,确定以综合性能最优的原边交错+副边上下级联型整流结构为具体研究对象。然后详细研究基于原边交错+副边上下级联型整流结构的宽输出LLC变换器,包括拓扑结构、控制策略、工作原理和平面状态轨迹等工作特点与电压增益、软开关、参数设计、模式切换和电压电流应力等电路特性。控制策略包括PFM控制和PFM+PWM混合控制,PFM控制有利于拓展输出电压范围,PFM+PWM混合控制有利于EMC和磁性元件设计;分别基于基波近似法和时域方程分析了变换器的电压增益,时域方程分析更为精确,基波近似法更适用于工程实际;根据电压增益和软开关特性设计了电路参数,并给出了不同电路模式间的切换策略。最后基于理论分析和仿真结果,制作了1.1k W的实验样机。详细介绍了实验样机硬件设计过程,给出了不同控制策略下的实验结果,并进行了效率分析,实验结果和理论分析、仿真结果有很好的一致性。