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为提升电动汽车各级转换效率,高效率充电机的研发成为了研究热点之一。电动汽车充电机普遍采用两级拓扑,分别由AC/DC变换器和DC/DC变换器组成。本文以电动汽车非车载充电机中AC/DC变换器为研究对象,解决了传统Boost PFC拓扑存在的整流桥损耗大、整机效率低的问题。本文采用氮化镓器件构成的图腾柱无桥PFC拓扑代替传统硅器件构成的有桥PFC拓扑,研究新器件在图腾柱无桥PFC拓扑中的应用特点,达到提高系统转换效率和功率等级、提高系统稳定性的目的。本文针对电动汽车非车载充电机中PFC领域进行了一些基础理论和应用技术方面的研究,取得了一定成果。首先,本文分析了硅材料、氮化镓材料的特性差异,介绍了氮化镓材料在高频、高温场合下的优势;分析了Cascode结构的增强型GaN HEMT的工作模态;分析了氮化镓器件的应用特性;证明了将氮化镓器件应用于图腾柱无桥PFC拓扑能提升该拓扑的效率。其次,本文分析了图腾柱无桥PFC拓扑的工作模态并建立了电流环、电压环的小信号模型。为实现在不同用电环境下的最大功率充电,本文提出了自适应充电功率的控制算法。电感的非线性问题改变了系统的特性,增加了总谐波畸变率,本文采用了动态PI补偿器降低了电感的非线性问题带来的影响;PFC电感导致了输入电压与开关电压存在相位差,导致了输入电流过零点畸变,增加了总谐波畸变率,本文引入了占空比前馈控制解决了过零点畸变问题;为进一步降低输入电流总谐波畸变率,本文定性分析了电流环带宽对谐波的影响。最后,本文根据设计需求,计算了元件参数,设计了各部分硬件电路。由于GaN HEMT开关速度快,对寄生参数敏感,降低了系统的可靠性,本文定量分析了寄生参数对GaN HEMT的开关特性的影响,介绍了PCB设计的优化方法。本文分析了样机损耗,为提升样机效率提供了优化依据,设计并制作了一台峰值效率98.4%的1.5 kW的应用于电动汽车非车载充电机中的图腾柱无桥PFC样机。本文利用MATLAB/SIMULINK平台对图腾柱无桥PFC拓扑进行了仿真验证,验证了参数设计的正确性及谐波抑制优化策略的有效性,并通过样机实验验证了本文设计的方案的可行性与正确性及谐波抑制优化策略的有效性。