LLC谐振软开关技术能实现功率变换器宽输入和全负载范围内原边开关管的零电压开通(ZVS),副边整流二极管易实现零电流关断(ZCS),开关损耗小,转换效率高,是电力电子技术的研究热点。本文对LLC谐振变换器进行详细研究,并将其应用到交流电力机车高频开关充电柜的研制中。LLC谐振变换器存在三个谐振元件,如何选择谐振元件参数是保证其在全工作范围内实现软开关的关键。本文在对LLC谐振变换器的工作原理进行分析的基础上,利用基波近似分析法(FHA)建立了LLC谐振变换器的等效稳态模型,以变换器在最小输入电压/满载和最大输入电压/空载两个工作点为出发点,推导其实现ZVS的条件,给出一套实用的参数设计方法,并通过仿真验证了该方法的正确性。为使LLC谐振变换器达到较高的静态和动态性能,需要建立LLC谐振变换器的小信号模型,根据其特性设计合理的控制器。等效电路模型法概念清楚、处理简单、通用性强、适合于高阶谐振变换器的小信号建模。本文利用等效电路模型法建立了LLC谐振变换器的小信号模型;在此基础上分析其控制—输出特性,设计了基于PI策略的电压控制器。数字控制技术通过程序实现控制方案,简化了电路设计,且易实现系统的更新升级,是电源控制技术的发展趋势。本文选取DSP作为控制单元,设计了基于DSP的LLC谐振变换器的控制电路,包括驱动电路、采样调理电路,保护电路等;并对模拟PI控制算法进行离散化,给出了DSP实现数字PI控制的具体算法和系统软件结构。最后,搭建110V-24V LLC谐振变换器实验平台,对实验波形和数据进行分析,结果证明了理论分析的正确性和设计方法的合理性。