随着新能源电力行业的兴盛发展,DC/DC变换器的应用愈加广泛。LLC谐振变换器由于结构简单、转换效率高,能在全负载范围内实现原边开关管零电压开通和副边二极管零电流关断,受到了广泛关注与深入研究。传统变频控制LLC谐振变换器的整体增益范围受到负载及开关频率范围的限制,而三电平LLC谐振变换器可以在保留LLC变换器优点的基础上,额外扩展输入电压范围,更适用于宽范围、高电压的应用场景。因此,本文将针对半桥LLC三电平变换器拓扑展开研究。本文首先对现有相关研究进行分析,针对半桥三电平LLC谐振变换器,设计了一种适用于宽范围调压场景的逆变端双模式切换闭环控制策略,通过不同的开关管组合构成具有不同增益的逆变端模式,运行模式根据闭环反馈控制器的控制变量自动选择,且两种模式使用同一套控制逻辑,仅通过切换运行模式即可将增益范围扩大2倍。通过对两种模式进行工作原理及增益分析,确定了双模式切换对谐振腔设计的要求,据此设计了实验样机平台,实验结果验证了双模式切换闭环策略的可行性。接着,对半桥三电平结构分压电容的偏压原理进行了详细分析,分析结果表明,通过控制上下桥臂相位差可以平衡两分压电容的电压,并据此设计了分压电容的均压闭环策略,通过实验验证了均压策略的正确性。最后,对传统的LLC过流保护方法的特点进行了说明,并分析了传统过流保护方法无法应用于半桥三电平拓扑中的原因,针对半桥三电平拓扑在双模式切换时出现的电流超调现象,提出了一种针对半桥三电平瞬时冲击电流的硬件保护方法,无需主动控制,响应速度快,且不影响电路稳定运行工作点,分别通过仿真与实验对该过流保护方法进行了验证。