大力提高能源利用率是我国实现“碳达峰”和“碳中和”目标的挑战难题。电力电子技术能大大提高电能的利用效率,是实现高效电能转换的关键技术。功率因数校正技术被引入以减少谐波电流对电网的污染,从而提高电网的供电质量。在当前的功率因数校正的研究中,如何实现变换器的高效率、高功率因数和高功率密度是当下研究的关键。本文分析并对比了当前功率因数校正技术中的优缺点,并从电路结构、开关器件和控制策略三个方面着手,结合宽禁带（Wide Band Gap,WBG）半导体器件氮化镓（Gallium Nitride,Ga N）功率器件的优势,设计了基于Ga N的图腾柱无桥PFC变换器,对比了两种不同工作模式下图腾柱PFC的性能特点,最后通过仿真和实验进行验证,本文的研究内容主要包括以下几点:1)分析了课题研究背景和当前的研究进展,对比了有桥PFC电路与无桥PFC电路的优缺点,并对新型Ga N器件的发展与应用进行了综述,最后给出了本论文的主要研究内容。2)分析了图腾柱PFC在电感电流连续模式（Continuous Current Mode,CCM）下的电路工作模态,对主电路参数进行了设计,根据变换器状态空间模型,设计了电压和电流双闭环控制系统,保证变换器维持稳定运行。对交流输入电压过零点附近电流产生畸变现象进行了分析,提出了一种有效的电流畸变抑制改进控制策略,并搭建仿真平台验证了控制方案的有效性。3)对图腾柱PFC变换器工作在电感电流断续模式（Discontinuous Current Mode,DCM）下的工作原理进行了分析,通过公式推导,对三种不同的控制策略分别进行了分析与对比。最后采用一种基于数字控制的电流预测控制方式,在宽输入电压范围下,能够实现对输入电流的单位功率因数校正。同时对DCM模式下主电路参数进行设计,并搭建仿真平台验证了控制方案的有效性。4)实现了对硬件电路的设计以及控制代码的编写,搭建了实验样机平台,进行实验验证工作。5)最后对全文的主要工作进行了总结,并对未来的研究工作进行展望。