对于面对环境污染和油气短缺的我国,发展电动汽车意义重大。动力电池是电动汽车的能量来源,快速、安全的直流充电系统,是电动汽车推广应用必不可少的基础设施。传统直流充电系统采用的380V配电是通过工频变压器对6kV～35kV中压电进行降压后得到的二次配电,电压经过多级变换,能量损失严重,而且工频变压器体积庞大、成本高,越来越难以满足电力电子装备高效率、高功率密度等需求。近年来,中压直挂式充电系统作为一种中压一次配电方案得到了国内外充电市场广泛的关注和重视,其输入端直挂中压电力系统中,无需工频变压器,具有输出功率大、转换效率高、变配电成本低、多充电端口输出等突出优点,已成为未来快速充电技术的重要发展方向。经过调研,本文采用了“级联整流器+高频隔离DC/DC变换器”两级拓扑结构的10kV中压直挂式充电系统。其中,前级整流器不仅要和中压配电直接交互,也要给后级输出一个稳定的直流电压,是系统的核心与关键。级联NPC整流器由于其耐压能力强的优点被广泛采用为级联拓扑。然而,其相关技术和理论仍未完善,仍存在开关损耗大、交流侧电能质量差、负载扰动下电压失稳等难题。针对以上问题,本文以级联NPC整流器为研究对象,提出了高性能调制和控制策略,实现了系统的“高效率、高抗扰、快响应”等性能要求,主要研究成果如下:首先,介绍了 NPC整流器的工作原理和级联系统结构,分别基于单模块拓扑和级联多模块拓扑推导了开关函数描述的一般数学模型;基于瞬时功率理论,进一步推导了它们在两相动态dq坐标系下的数学模型。其次,针对功率传输效率低和网侧谐波污染的问题,提出了一种基于权重因子的高效混合空间矢量调制方法（Weight Factor Based Hybird SVPWM,WFBH-SVPWM）。WFBH-SVPWM精确计算电网电流纹波峰值,基于权重因子划分作用区间,缓解了级联NPC整流器低功率损耗和高电能质量相互掣肘的难题,为中压直挂式充电系统绿色可靠用电提供了理论指导和技术支撑。再次,针对负载扰动下电压失稳、动态响应不及时的问题,提出了一种基于命令滤波的反步控制策略（Command Filter Backstepping Control,CFBC）。通过引入新型命令滤波器,实现了对电流参考信号导数的快速精准估计,降低了控制器运算负担。所提控制策略实现了系统参数扰动下级联NPC整流器输出快响应、高抗扰稳定控制。最后,搭建了基于Simulink的仿真模型和基于dSPACE软硬件工作平台的6kW实验平台,通过仿真和实验证明了本文所提控制策略和调制方法的有效性和可行性。