随着电力电子技术的发展,DC-DC变换器已成为众多电气系统和电气设备的重要组成部分,对其可靠性要求也日益提高。传统的冗余备份方法在应对N次故障时,需要N个冗余电路,成本高,体积大。为了降低变换器成本与体积,本文结合冗余备份和拓扑重构方法,提出了一种具有二次故障容错能力的LLC谐振变换器。本文首先介绍了所提变换器的拓扑与工作原理。该变换器利用冗余电路实现一次故障容错,借由辅助二极管和主电路、冗余电路的正常半桥结构进行拓扑重构以实现二次故障容错,其工作过程可被划分为3个模式。对变换器稳态特性的推导结果证明,故障前后开器件电压电流电力不增加,有助于简化电路设计。同时,利用马尔可夫链模型对其可靠性进行了分析。其次,基于扩展描述函数法建立了所提变换器在不同模式下的小信号模型,并据此设计了补偿环节。建模结果表明不同模式下变换器控制特性相近,仅需利用一个PI控制器进行补偿,控制设计简单可靠。再次,针对变换器故障前后的模式切换过程,对各开关管驱动进行了配置,并给出了不同模式下相应表达式。同时,为抑制模式切换时的电压电流过冲,提出了一种提高开关频率的软切换方法,并介绍了相应实施方式。最后,阐述了变换器实验平台的硬件参数、主功率电路和控制电路的设计过程,并给出了稳态实验、切载实验和模式切换实验的结果,验证了变换器拓扑和控制策略的有效性。