随着科学技术的发展和现代工业对电子设备性能要求的提高,电力电子前沿技术的发展逐步趋于高频化、高效率和高功率密度,在分布式电源系统中体现得尤为显著。LLC谐振变换器因其具备软开关和磁集成等优势,而被广泛地应用于电源系统。在电源系统中,变换器性能与稳定性分析息息相关。因此,对于LLC谐振变换器的稳定性分析及改善的研究具有重要意义。在工程实践中,在对LLC谐振变换器进行闭环调试时,常常会遇到不稳定的现象,对其进行闭环稳定性分析,确定控制参数的稳定范围是很有必要的。因此,本课题以半桥LLC谐振变换器单电压环系统为研究对象,对其闭环稳定性分析及改善展开了相关研究。本文首先对半桥LLC谐振变换器的基本工作原理进行介绍,对其在不同频率工况下的主要波形和电路模态逐一、深入地进行分析,讨论了软开关的实现过程。使用基波近似法(First Harmonic Approximation,FHA),该变换器的线性正弦等效电路模型将被建立,分析了其稳态电压增益特性,推导了开关管实现零电压开通(Zero Voltage Switching,ZVS)的充要条件。以此为基础,将推导得到设计变换器主要参数的一般步骤,根据步骤所示设计一组谐振参数,并通过仿真电路及实验平台验证该设计方案。其次,在回顾分析了基于Floquet理论的稳定性分析方法的基础上,以本文所设计的半桥LLC谐振变换器单电压环系统为例,推导了基于Floquet理论下的闭环时域状态传递矩阵。根据所建立的状态传递矩阵的特征值进行稳定性分析,搭建相应的仿真验证平台。并且,与基于传统频域Nyquist判据下的闭环稳定性分析结果对比,验证了基于Floquet理论的稳定性分析方法应用于LLC谐振变换器中的正确性和准确性。最后,基于特征值灵敏度分析和Floquet判据,提出了基于附加谐振电流峰值积分控制、附加谐振电流峰值比例控制的稳定性改善方法,对本文半桥LLC谐振变换器单电压环系统进行优化。通过PSIM仿真验证了所提两种附加控制方法对单电压环LLC系统稳定性改善的正确性和有效性。本文首次将基于Floquet理论的稳定性分析方法及特征值灵敏度分析应用于脉冲频率调制下的谐振变换器中,为谐振变换器的闭环稳定性分析、控制参数设计、控制优化提供了新的指导、借鉴意义。