随着国家对新能源事业的大力支持、电动汽车行业的持续发展以及电力电子技术的不断进步,对大功率非车载充电机的需求日益广泛。目前用于各类充电机的AC-DC整流拓扑主要为两电平或三电平整流器,在应对大功率场合时这类拓扑存在电流大、损耗高以及配电困难等问题。多电平拓扑能提供更高的功率等级和电压等级、也具有降低器件的开关频率和电压应力等优点,因此受到了国内外学者的广泛关注。在此背景之下,本文提出了使用国家标准规定的三相660V作为充电机的输入电压并采用三相多电平整流器作为大功率充电机AC-DC整流单元的方案,利用多电平整流器的特点解决充电机应用于大功率场合时面临的困难。本文以五电平整流器为主要对象,从拓扑结构、控制策略以及电容电压平衡措施等方面对国内外各类非隔离非级联型多电平整流器展开了研究,具体工作如下:（1）本文首先分析对比了国内外已提出的新型五电平整流器拓扑,并对两种典型结构的五电平整流器进行了控制原理的等效推导,证明了两种结构的整流器具有相同的工作原理。其次,在总结各类拓扑特点的基础上提出了一种新型五电平整流器拓扑以及“双单元”结构的五电平整流器拓扑族的概念,针对所提的多电平整流器分析介绍了其基本结构和工作原理,而针对所提拓扑族概念,则以三个四端开关为例构成了所提拓扑族的成员。最后,针对传统的五电平整流器建立了自然坐标系和旋转坐标系的数学模型,方便对其控制系统进行设计。（2）详细介绍了两种经典的多电平控制策略。分别分析了两种控制策略的调制原理和实施过程,并对基于分时复用的多电平调制策略进行了简化,在保证系统输出效果依旧良好的基础上降低了算法的计算量和实施难度。通过搭建系统的闭环仿真模型,从稳态性能和动态性能两方面验证了所提五电平整流器拓扑和“双单元”拓扑族的可行性以及两种控制策略的有效性。最后对基于分时复用调制策略的各类外开关控制效果进行了对比。（3）设计搭建了所提五电平整流器拓扑的实验平台。对主电路、驱动电路等硬件电路进行参数计算、器件选型、原理图和PCB图的绘制,完成了控制系统所用数字芯片的软件编程,对样机系统进行软硬件调试并开展了相关实验。实验结果证明本文所设计的五电平整流器可实现直流母线电压的稳定输出、能解决电容电压的不平衡现象且对交流侧输入电流的畸变能有效抑制,实现系统功率因数校正的控制目标。