随着能源危机、环境污染问题的日益严重,充分利用可再生能源得到了人们的广泛关注。而可再生能源发电单元普遍存在输出电压范围较宽的特点,因此宽范围输入变换器被大量应用在可再生能源发电单元的后级。目前所采用的级联、串并联以及多模式类等结构的电路拓扑都较为复杂,且无法兼顾变换器的高效率和宽范围输入。论文针对此问题,以变换器对宽范围输入的适应性、高效性和高稳定性为目标,运用LLC电路的效率优势,采用将VFM(Variable Frequency Multiplier)技术与Burst控制模式相结合的方法,研制了一种能够满足宽范围输入,且任何负载下都可实现高效化的LLC谐振变换器。论文主要工作总结如下:(1)变换器的工作原理分析及实现宽范围输入的研究。针对LLC谐振变换器不能够满足宽范围输入,分析和研究了其拓扑结构,采用VFM技术,缩小了谐振回路的输入电压范围,使变换器能够实现宽范围输入,且在带有20%以上负载时效率较高;详细分析了变换器的工作原理,阐述了其增益特性、输入阻抗特性、ZVS条件及输入电容的电压平衡特性等。(2)变换器的主电路设计。通过分析电路的设计指标及结构,首先详细设计了变换器的主电路参数;其次对变换器所用到的元器件进行了设计与选择,主要包括功率开关管的选取,谐振电容、谐振电感以及励磁电感的设计与选择,变压器的设计,输出整流二极管、输出滤波电容等的选择。(3)变换器的控制系统设计。采用扩展描述函数法建立了变换器的小信号模型,推导了其传递函数,并根据不同的工作模态设计了对应的控制器,使系统能够满足动态响应要求。针对变换器轻载效率低的问题,采用了Burst控制模式,并进行了详细设计,使变换器工作在轻载时也能够达到较高的效率。(4)基于DSP的控制系统软硬件设计。采用数字控制方式,对控制系统的硬件电路进行了设计,主要包括:驱动电路、输出电压采样电路、输出电流保护电路、数字采样器等的设计。同时对变换器的主程序和子程序进行了设计,并根据离散化方法,完成了数字PI控制器的详细设计,实现了对变换器的数字控制。(5)电路仿真及验证。运用PSIM仿真软件对设计的电路做了仿真分析,仿真结果表明理论设计合理;研制了一台24V/1.5kW的实验样机,测试数据表明,该变换器可实现100V~400V的宽范围输入,当20%以上负载时效率可达到94.8%~96.5%,当5%~20%负载时效率能达到93.5%以上,当小于5%负载时效率能达到87.8%以上,验证了理论分析的可行性。论文研制的LLC谐振变换器可满足宽范围输入的要求,并且在任何负载下都可实现ZVS,效率较高,具有输出电压稳定、动态性能良好、控制精度高等优点,在新能源发电方面有较好的应用前景。