单相AC-DC变换器直流母线电容量限制功率密度的提高,其环路带宽则限制动态响应速度。本文针对上述问题,研究单相PFC变换器和有源储能单元(Active Storage Unit,ASU)的控制与设计,以提高功率密度,改善动态响应。本文分析了PFC传统平均电流控制中参考畸变的影响与动态响应的限制,提出PFC变换器的双前馈改进型平均电流控制策略,采用控制器生成正弦基准以减小参考畸变,通过负载与输入前馈以改善动态响应;同时,本文推导出ASU输入电流与母线电容的关系,提出ASU的自适应控制策略,通过合理配置母线电容容值与二次谐波电流(Second Harmonic Current,SHC)吸收量实现对功率密度与效率的兼顾,并使用实时计算ASU输入电流参考的方式简化了控制实现。1.3kW含ASU三相交错并联Boost PFC样机的实验结果表明:双前馈改进型平均电流控制能显著改善PFC的动态响应,加快切相速度,改善PF与输入电流THD;在交流母线频率或负载突变后,自适应控制自适应改变ASU的SHC吸收量,对比全吸收控制效率提高1.9%,相较仅电容解耦的方法电容减小35%。针对脉冲负载应用,论文分析了单相AC-DC变换器直流母线上的谐波电流,提出ASU输入侧控制目标,选取电流开环控制以满足脉冲负载应用ASU的快速响应需求,并将电流开环控制方法进行推广;此外,本文推导了脉冲负载应用ASU设计关键表达式,提出考虑相差问题的ASU设计方法。平均功率360W,峰值功率1800W的无电解电容样机实验验证了所提输入侧控制目标与考虑相差问题的设计方法,引入ASU后母线电容体积降低82.6%。利用SiC器件低驱动延时及低开关损耗的优势,本文实现了ASU高频化,达到ASU电感去磁芯的目标,SiC样机中PCB空心电感体积较IGBT样机减小54%。