谐振变换器因其效率高、体积小、功率密度高、控制与结构较为简单、电磁兼容特性好等优点,在航空电源、直流微网、电动汽车充电等领域得到广泛应用。同时,更宽广的应用领域也对谐振变换器的输入、输出电压电流范围等指标提出了更高的要求,包括能够适应较宽的输入电压范围,拥有较宽的输出电压范围,或是在大电流场合下仍旧能够保持其效率与体积等优势。在使用谐振变换器的传统结构与控制方法满足这些要求时,变换器的一些性能会受到影响。因此,针对以上问题,本文以LLC谐振变换器为研究对象,在保持其体积、效率和软开关等性能优势的基础上,围绕其在宽范围电压电流要求下的电路结构以及控制策略优化展开了深入研究。在宽输入电压范围的应用场合下,当输入电压较高,常采用三电平开关阵列与LLC谐振腔连接的方式。三电平变换器中电压平衡是稳定工作的基础,但实际情况中因器件参数存在一些差异,常需加入飞跨电容和箝位二极管以辅助实现电路的电压平衡,但这两种箝位电路用于三电平LLC变换器时,其工作机理与用在其它变换器中时有所不同,因为LLC变换器一般使用脉冲频率调制方式,存在谐振腔电流均值为零的特点,当仅使用飞跨电容或箝位二极管时,变换器较难实现电压平衡。本文首先讨论了单独使用箝位二极管或飞跨电容时,变换器的电压平衡特性。之后,详细分析了加入两种辅助电路进行混合箝位时电路的工作过程,得出这种情况下电路的自平衡机理,以及两种箝位电路在其中所起的作用。最后,计算了流过两种箝位电路的电压电流值,对其器件选型提供了理论指导依据。在要求宽输出电压范围的应用场合下,由于LLC谐振变换器输出电压范围受最大工作频率限制,本文对LLC的控制策略进行了优化,在传统的仅采用脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,PFM)的基础上,提出了一种加入移相调制(Phase Shift Modulation,PSM)或脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)与突发(Burst)控制混合的控制方式,以提高系统在低压轻载输出下的稳定性及效率。PSM与PWM两种调制方式能够降低burst控制下burst开通时间内的谐振腔电流峰值,而burst控制能够提供足够的谐振腔电流,使所有开关管在采用PSM与PWM时有较好的软开关特性。之后,根据状态空间轨迹法分析了在一定电流应力约束条件下的谐振腔参数优化方式,以及在不同输出电压情况下为保证所有开关管实现零电压开通(Zero-Voltage Switch,ZVS)所能够使用的最大移相角与占空比。在要求宽电压输出范围,且稳态时变换器需工作在高频连续工作状态的应用场合,全桥LLC变换器可通过改变驱动信号使得变换器在全桥工作拓扑模式和半桥工作拓扑模式之间进行切换,使得变换器在所能达到的输出电压范围内均处于高频工作状态。然而,驱动信号模式直接切换的暂态过程会影响变换器工作的稳定性,因此本文提出了一种优化的驱动信号工作模式切换策略,这种策略在切换过程中加入了burst控制,并使每个burst开通时段内开关管仅导通一个开关周期,使得在模式切换过程中,变换器的稳定性能够得到保证。在大电流应用场合下,LLC变换器由于谐振腔电流以及变压器副边电流均为近似正弦形式,会因此产生较大的传导损耗。同时,输出侧需要较大的滤波电容滤除交流分量。这种情况下,变换器系统常采用多个LLC模块并联的形式以降低损耗,同时采用模块间交错并联的控制方式以提高输出电流纹波频率,降低电流纹波幅值。而在实际系统中因谐振腔硬件参数存在差异,会导致并联系统出现电流不均衡的现象。本文针对三模块半桥型LLC变换器,首先分析了直接并联时各个模块的电流分配特性与工作条件的关系。之后分析了三相半桥型LLC变换器在其谐振腔中点(公共点)悬浮的情况下的电流分配特性,并与中点和输入电源地相连的结构进行了比较。最后提出一种基于模块间移相的模块间驱动信号相位控制策略,使得变换器能够实现三个模块间的电流均衡。