随着深空探测的发展和人类航天科技水平的提高，电推进以其高比冲、长寿命、航行时间长的优点成为研究的热点。电推进电源是电推进系统的重要组成部分，具有输出功率大、动态范围宽的特点，本文根据50　kW大功率电推进电源的设计指标提出了5种拓扑，经过比较分析选择了前级LLC、后级Buck的两级拓扑。
本文主要对50　kW大功率电推进电源的前级LLC隔离升压模块进行设计，首先介绍了LLC电路的工作原理，运用基波分析法对LLC电路进行稳态建模和特性分析。然后对功率器件进行选型，设计变压器并对其寄生电容进行建模和测量。将变压器寄生电容考虑在内，根据效率最优原则和增益要求对谐振参数进行设计，并利用SIMetrix仿真软件验证了谐振参数的合理性。在损耗分析的基础上，本文对LLC隔离升压模块进行了结构设计和散热设计，以保证其在常温下可以长时间稳定工作。本文采用数字控制方法，对LLC隔离升压模块的DSP最小系统、驱动电路、采样电路、通信电路和供电电路进行了设计，提出了一种具有输入过压保护、输出过流保护和输出电压恒定特点的控制策略。接着用扩展描述函数法对LLC电路进行小信号建模，设计了数字PID控制器进行环路补偿，并利用MATLAB中的Simulink仿真工具对PID参数进行验证。
最后，本文搭建了6个输入电压90~110　V、输出电压333.33　V、谐振频率100　kHz、输出功率8.33　kW的LLC隔离升压模块实验样机。实验结果表明，LLC隔离升压模块在输入电压变化时或负载变化时均可维持输出电压的恒定，且输出电压纹波小、动态响应速度快，最高效率可达96.2%，对全文的设计进行了实验验证。