随着封装工艺的不断提高和新型材料的应用,大功率发光二极管(High-Brightness Light Emitting Diode,HB-LED,LED)与白炽灯、荧光灯等传统光源相比竞争力日益突出,LED高光效、无污染、长寿命的优点符合当今“绿色”“节能”的理念,其应用场合已经覆盖LCD背光、隧道照明、路灯照明等大功率照明领域,被誉为“第四代照明光源”。在以上大功率LED照明场合,作为电网电压与LED负载之间的功率变换装置——LED驱动电源需要实现功率因数校正、输入输出电气隔离、多路恒流输出三大功能,传统一般采用三级结构。与三级结构相比,两级LED驱动电源少一级功率变换,因此具有低成本、高效率的优势,是目前的研究热点。由高频AC/AC变换和无源高频AC/DC变换器构成的两级LED驱动电源具有可靠性高、低成本等特点,而且由于便于模块化设计,在研发周期、生产和开发成本上具有优势,有一定的推广应用价值。由于相关文献对无源高频AC/DC模块研究已经比较成熟,因此本文主要研究高频AC/AC变换器。为此,本文在现有高频AC/AC变换器的基础上,以提高变换器为目标,借鉴现有无整流桥功率因数校正器(Power Factor Corrector,PFC)的研究思路,提出了一种无整流桥单级高频AC/AC变换器,分析了其工作原理和性能特点,重点研究了其电路参数的设计方法,并进行了相关实验研究。本论文主要研究内容及研究取得的成果如下:首先,在由推拉输出Boost型PFC和高频谐振逆变器构成的两级AC/AC变换器基础上,经过拓扑推演,推导出了无整流桥单级高频AC/AC变换器拓扑,在此基础上对变换器的工作过程和各开关模态进行了详细的分析。进而,从输入功率因数、电压增益、输出电压总谐波畸变率(THD)和软开关工作条件等方面对变换器工作性能进行了详细分析。其次,根据变换器的工作性能分析,通过对推拉输出Boost型PFC单元和LC-LC串并联谐振逆变单元的分析,对主电路各元件参数的设计过程进行了详细的推导,确定了主电路元件参数的设计方法,为实际元器件的设计和选型提供了理论依据,具有一定的工程应用价值。同时,通过对无整流桥单级高频AC/AC变换器输入低通滤波器的设计,以LC滤波器为例,归纳出一种程序化设计滤波器参数的方法,该方法对单级PFC输入滤波器的设计具有一定借鉴意义。最后,对基于无整流桥单级高频AC/AC变换器的两级LED驱动电源系统进行了实验研究,对变换器主电路磁芯器件和高频AC/DC恒流模块的输出保护电路进行了设计,同时对其控制电路和芯片进行了设计和阐述,确定了较为完整的实验方案,最后分别搭建起无整流桥和有整流桥结构的单级高频AC/AC变换器实验样机,并进行了相关实验研究。