双向CLLC谐振变换器是一种采用谐振方式实现软开关的双向DC/DC变换器,在双向工作模式中,都可实现全负载范围逆变侧开关的零电压开通,并在一定范围内实现整流侧开关的零电流关断,开关应力小,采用调频控制,易于实现高频率、高效率和高功率密度。相比与传统的LLC谐振变换器,在仅增加一个谐振电容的基础上,获得了相似的正反向电压增益特性,双向的增益范围都可大于1,调压能力更灵活,但四阶的谐振电路使得理论分析和参数设计较为困难。而且由于双向CLLC谐振变换器软开关的实现与器件寄生参数相关,功率密度的提高取决于频率的提高和器件的大小,高频率和高效率的实现依赖于器件的开关速度和损耗,而目前谐振型变换器多采用传统Si MOSFET器件,在开关速度、寄生参数和效率等各项性能指标上已经趋于饱和。第三代宽禁带半导体氮化镓器件相比于传统Si器件,有着导通电阻低、开关速度快、寄生参数小、体积小和耐压耐温性能好等优势,是进一步提高开关变换器频率、效率和功率密度的一大突破点。但是由于氮化镓器件对于驱动和电路设计的要求高,反向导通压降较大等原因,目前的研究与应用仍较少。因此本文着力于氮化镓器件以及双向CLLC谐振变换器的研究,首先介绍了氮化镓器件的原理与特性,并着重研究了氮化镓器件驱动的设计。然后阐述了双向CLLC谐振变换器的工作原理,对正反向工作模态进行详细的分析,基于基波分量法完成变换器的数学建模,并进行了输入阻抗特性分析,推导得到谐振频率的解析解,提炼出双向CLLC谐振变换器参数设计的规律。其次分析了氮化镓器件在双向CLLC谐振变换器中应用的优势与难点,以及基于氮化镓器件的双向CLLC谐振变换器设计的关键问题。最后搭建了额定功率400W,正向模式输入电压400V,恒流8A输出,反向模式输入电压48~56V,恒压400V输出的样机,正向模式最高效率97.02%,反向模式最高效率95.96%,功率密度为21.41W/in~3。