在动车组列车采用的辅助供电系统中,由于大容量工频变压器的使用与系统拓扑设计的欠优化,使得动车组列车难以实现轻量化设计,针对这一问题,本文以动车组列车辅助供电系统为研究对象,通过优化辅助供电系统主电路拓扑及其控制技术来实现辅助供电系统的轻量化,同时增强辅助供电系统应急供电性能。本文研究了辅助供电系统的主电路拓扑及其控制策略,完成以下工作:结合CRH2、CRH3与CRH5型动车组的辅助供电系统的拓扑,分析了“交-直-交”型、先逆变后降压的“直-交”型与先降压后逆变的“直-交”型辅助供电系统拓扑的特点,从供电制式、取电方式与电力变换级数三个方面比较了三种拓扑类型的辅助供电系统优缺点,在吸收各个类型辅助供电系统拓扑的优势与克服其不足的基础上提出一种新型辅助供电系统拓扑,并针对该拓扑设计了一个由双边三电平半桥结构DC-DC变换器、三电平二极管箝位结构三相逆变器与原边三电平半桥结构、副边H桥结构充电机构成的主电路结构方案。针对DC-DC变换器,研究了DC-DC变换器基于电流有效值最小的传输效率提升控制策略,在分析变换器工作原理与传输功率特性的基础上,推导出在隔离变压器绕组电流有效值最小条件下变换器原副边电压占空比与移相角的函数关系。同时还研究了DC-DC变换器的基于H桥结构与三电平半桥结构的占空比与移相角调制策略。最后在MATLAB/Simulink平台上建立仿真模型,验证了DC-DC变换器传输效率提升控制策略与调制策略的可行性。针对三相辅助逆变器,研究了三相辅助逆变器基于输出电压电流前馈的双环解耦控制策略,首先建立逆变器状态方程,推导出其在dq坐标系下的复频域模型,在此基础上提出双环解耦控制策略。针对三电平二极管箝位结构的三相逆变器中点电位偏移问题,研究了硬件电路均压策略与SVPWM调制算法均压策略。同时还设计了三相LC输出滤波器参数。最后在MATLAB/Simulink平台上建立仿真模型,验证了双环解耦控制策略、两种中点电压均衡控制方案的可行性,以及滤波器参数设计的合理性。针对充电机,在对蓄电池特性与其快速充电策略分析的基础上,研究了充电机阶梯恒流控制策略,在MATLAB/Simulink平台上建立仿真模型,验证了充电机阶梯恒流控制策略的可行性。在上述研究的基础上,设计了辅助供电系统启动方案,包括系统启动电路设计、变换器软启动设计与系统状态机设计,在MATLAB/Simulink平台上建立辅助供电系统仿真模型,验证了系统启动方案的可行性,同时验证了系统交直流母线带载能力与储能装置应急供电方案的可行性。在理论研究与仿真验证的基础上,搭建了一套由DC-DC变换器、辅助逆变器与充电机构成的小功率实验系统,基于FPGA设计了DC-DC变换器、辅助逆变器与充电机控制策略的控制算法与系统状态机的控制核心,完成了系统的启动方案、直流流母线带载、储能装置应急供电及各个变换器相关控制策略的实验验证。