随着电力电子技术和功率半导体器件的飞速发展,开关变换器的工作频率不断提高。谐振变换器采用软开关方式,相较于PWM变换器采用的硬开关方式,能有效地解决高工作频率下低转换效率的问题。但是,为实现软开关而加入的谐振元件会使控制环路较难稳定,因此谐振变换器的控制环路设计受到了国内外研究者的重视。本文首先研究了半桥LLC谐振变换器的工作原理,详细分析了初级开关管的ZVS及次级整流二极管的ZCS软开关过程。接着使用基波等效(FHA)的方法简化LLC谐振电路,利用Matlab软件对其等效电路进行了仿真,分析了稳态特性。随后给出了谐振槽谐振元件参数的设计步骤,并对参数进行了完整设计。在此基础上,对半桥LLC谐振变换器采用扩展描述函数(EDF)的方法进行了小信号建模,利用Matlab软件仿真验证了小信号模型,根据小信号模型的动态特性曲线,指导设计控制环路。最后利用PSIM软件搭建了半桥LLC谐振变换器闭环系统,仿真分析了变换器的稳态性能、动态性能,并验证了控制环路设计的正确性和有效性。仿真验证表明:所设计的电压环和电流环双环控制的半桥LLC谐振变换器,控制环路的带宽为10kHz～12kHz,相位裕度大于45°。在全负载范围内,实现了开关管和整流二极管的软开关。负载由空载变为满载的响应时间小于2.8ms、下冲电压小于1.2%,由满载变为空载的响应时间小于2.9ms、过冲电压小于1.2%。输入电压由420V变为360V的响应时间小于2.4ms、下冲电压小于0.88%,由360V变为420V的响应时间小于3.0ms、过冲电压小于1.0%。所设计的双环控制相较于传统的单电压环控制,具有更好的动态性能。