随着能源紧张和环境污染问题日趋严重,电动汽车得到了更多的关注。当前制约电动汽车发展的两大障碍主要是较长的充电时间和较短的续航里程,因此大功率直流充电桩成为研究热点。本文针对大功率直流充电桩应用场合,对大功率三相四线制Vienna整流器的设计和控制进行研究。三相四线制Vienna整流器可以直接解耦,看做三路输出并联的单相三电平PWM整流器,因此可以采用类似单相Boost PFC的双环控制策略,同时需要加入对直流母线输出电容的均压控制。本文首先对电流环、电压和环和电压差环进行了分析和小信号建模。Vienna整流器输出电容纹波电流决定输出电容的选型和温升,通常采用估算或仿真的方法进行计算,存在误差大或复杂、不直观等缺点。本文通过对三相四线制Vienna整流器工作原理的分析,推导出了直流母线电容电流有效值的计算公式,可以直接用于直流母线电容的设计。本文设计了一台40kW三相四线制Vienna整流器,给出了详细的参数计算、损耗分析、DSP系统配置、环路补偿和锁相环设计。针对传统双环控制策略效果不佳的情况,在电流环中引入了前馈控制。通过PLECS仿真和实验样机,验证了上述设计的合理性和可行性。