海底观测网被称为对地观测系统的第三大平台,具有在恶劣天气下能够进行长期、连续、实时观测的特性,主要是由岸基站、接驳盒、科学观测仪器、光电复合缆组成,其中接驳盒是进行电能转换分配和数据传输通信的基础,是海底观测网络平台的重要部分。高-中压直流变换器将海缆输送的数千伏高压直流电变换为次级接驳盒所需的几百伏中压直流电,是主接驳盒的核心部件。本文主要研究海底观测网接驳盒电源的高-中压直流变换技术。考虑到海底观测网的特殊环境,接驳盒的高-中压直流变换器具有输入输出电压高、输入电压范围宽、输出功率大、可靠性高、体积小的特点。LLC谐振变换器基于软开关技术,开关管在全负载范围都工作在ZVS(零电压开关),没有电压电流交叉的情况,开通损耗为零,输出整流二极管工作在ZCS(零电流开关),整流二极管无反向恢复损耗;同时变压器的励磁电感参与谐振,具有开关损耗低、器件应力小、电压调节范围宽、功率密度大、变换效率高等优点,因此LLC谐振变换器适合海底观测网接驳盒电源的设计。海底观测网接驳盒的高-中压直流变换器常用的方案有单模块直流变换或多模块组合式直流变换,传统的单模块直流变换器结构简单,可靠性高,不足之处在于输电电压等级低。本文设计的单模块直流变换器选择LLC谐振作为基本拓扑,采用四个碳化硅功率管串联的方法来达到高压输入应用的目的。首先介绍海底观测网和接驳盒电源的研究状况,然后分析LLC谐振变换器的基本特性和工作原理,接着设计基于四个碳化硅功率管串联的半桥LLC谐振主电路、驱动电路和辅助电路,最后搭建3kVDC/400VDC变换器的仿真模型,并制作一台样机,通过测试证明碳化硅功率管Q1Q2或Q3Q4同步通断且均压一致,电路工作在软开关,实现3kVDC/400VDC变换,效率大于90%。