电动车充电桩等充放电系统普遍采用两级式的AC-DC-DC功率变换结构,其中间环节存在的大容值电解电容带来系统寿命低、体积大等问题,限制了系统在功率密度、工作效率以及可靠性等方面综合性能的提高。因此亟需开展新型AC-DC功率变换技术的研究,以提高其综合性能,具有重要的理论意义和实用价值。本文提出一种新型三电平单级式高频隔离型AC-DC变换器,无需中间环节的大容值电解电容,通过一级拓扑结构同时实现基本的AC-DC变换、电气隔离和双向升降压,因此具有更高的功率密度、更长的使用寿命和更高的工作效率。本文对其拓扑结构、调制策略以及闭环控制策略开展了深入细致的研究工作。首先,提出一种三电平单级式高频隔离型AC-DC变换器拓扑。对其基本工作原理进行深入分析。并以一般性三移相调制策略为基础,深入分析其交流侧分压电容电压特性,进而给出一种交错式PWM调制方法,这种调制方法实现了分压电容电压与谐振电容电压的解耦,仅通过调节载波相位即可实现电容电压均衡,从而简化了均压控制方案。其次,对给出的一般性三移相调制策略下的主要工作波形进行分析,给出了不同开关状态下的等效电路。通过基波分析法,在一个开关周期内,推导出平均功率和谐振电流有效值与三个移相角之间的关系表达式。进而获得谐振电流有效值最小约束下的三移相角之间的优化协调控制原则,以提高变换器的工作效率。然后,为实现直流电压的恒定控制和网侧电流的正弦波形控制,给出了直流电压为外环、网侧电流为内环的双闭环控制方案。重点分析用于网侧电流闭环控制的比例谐振和准比例谐振控制器的工作原理并进行对比分析。并对准比例谐振控制器的参数设计原则进行分析,以获得满足要求的控制器参数。在MATLAB/Simulink仿真环境下搭建了所提出变换器的开环与闭环仿真模型,通过开环方式对变换器及其调制策略的基本AC-DC变换功能进行仿真验证。进一步通过直流电压、网侧电流双闭环控制仿真模型对变换器的动静态闭环控制性能方面进行详细的仿真验证。仿真结果表明,所提出的变换器及其调制与控制策略实现了网侧电流直流侧电压的优良控制性能,进而验证了各项研究结果的正确性与有效性。最后,搭建基于DSP与FPGA双控制器的所提出新型变换器的实验平台,给出了系统总体方案,进行了部分硬件电路设计以及DSP与FPGA的软件程序设计。