电力电子技术的发展,对大功率开关电源的功率等级、功率密度、模块化、绿色化提出了更高的要求,LLC谐振变换器由于其高效率和近正弦化低谐波的输入电流,目前成为设计大功率DC-DC拓扑的首选。然而,LLC谐振变换器存在着设计参数复杂、设计过程需多次迭代、元器件的非线性现象严重、如何高效散热等问题,已成为制约大功率电源功率密度提高的瓶颈。本文以15KW/3U大功率高密度开关电源为研究对象,以LLC谐振网络的参数优化和散热系统的设计两个方面为重点研究内容,旨在解决大功率高密度直流电源面临的关键技术问题——效率和功率密度。本文主要阐述以下工作:(1)根据基波分析法(FHA),本文总结了LLC谐振变换器从实际工作电路到等效数学模型的简化过程,指出了LLC实现软开关的关键条件,并仿真了不同工作模式下谐振变换器的时域波形,为工程设计提供了指导。(2)针对LLC谐振变换器中,谐振网络参数较多,设计流程不明晰,高效率和宽增益范围相互制约的问题,本文提出了一种新的谐振网络参数优化的计算方法及流程,该计算流程面向不同场合的应用需求,为谐振网络的设计提供了新途径。(3)针对高密度大功率开关电源需要高效散热的挑战,本文结合多物理场仿真工具,通过对风量与散热翅片的迭代优化以及合理布局,设计了一种面向高密度大功率电源的散热结构,能较好地满足散热要求。最后,根据以上相关研究内容,设计搭建了电源模块样机,并进行了系统测试,实验样机展示了LLC相关工作波形,工作温度等内容,同时验证了本文设计理论的有效性。