DC-DC变换作为一种基本的电能变换方式,广泛用于无人艇、照明电源、能量存储装置、电动汽车充电桩等应用中。CLLLC变换器是DC-DC变换器众多拓扑结构中的一种,具有高功率密度、宽调压范围、高开关频率等特点。然而,较高的开关频率以及电压脉冲等因素使得变换器中开关管容易发生故障。本文以双向CLLLC谐振变换器为研究对象,以提高变换器设备可靠性为目标,对这种变换器调制策略以及其功率管开路故障诊断方法展开一系列研究。本文介绍了双向CLLLC谐振变换器的拓扑结构以及时域下数学建模方法。调频控制和移相控制是双向CLLLC谐振变换器常见的调制策略,本文介绍了这两种控制的调制原理和具体实现,并进行对比分析。根据理论分析和所搭建的仿真平台验证结果,两种调制策略均能实现输出电压的有效控制。实际应用中,移相控制很难实现谐振频率下工作,所以本文的故障诊断算法的仿真和物理实验验证中的控制策略采用调频控制的方法。本文对CLLLC谐振变换器功率管开路故障下的故障机理进行分析,研究了功率管端电压和原/副边侧电流畸变情况。选择功率管端电压作为故障诊断特征量,利用光耦合器进行端电压信号的提取。对所提取的信号进行积分计算,设置合理判断阈值对健康功率管和故障功率管进行区分。该方法具有很快的诊断速度和诊断精度,具有工程应用价值。添加传感器和额外硬件的方法意味着增加成本和实现的复杂度。本文采用原/副边侧电流作为故障诊断特征量进行诊断算法设计,和控制系统共享传感器。针对故障检测问题,采用滑动窗口构建电流数据链表,利用短时傅立叶变换对电流链表进行谱分析,得到频率分量占比最高的频率,通过主频的百分比含量判断实现检测。针对故障定位问题,通过计算电流链表数据计算上下包络线均值,对两均值幅值比较从而判断桥臂故障。本文搭建了双向DC-DC谐振变换器Matlab/Simulink仿真平台对所提出诊断算法进行验证,参与构建了变换器物理实验平台,并开展了物理实验验证。本文故障诊断算法对故障功率管和故障桥臂的诊断有效,具有重要的工程应用价值。