HXD2电力机车充电机模块是机车辅助变流系统中一个重要的组成模块单元。它除了给机车上的蓄电池充电之外,还给机车提供稳定的110V辅助电源,为控制系统以及信号发生电路供电。HXD2机车在实际运行中,充电机出现了不少问题,这对出了保修期后的维修工作是个很大的考验。为解决这一隐患,掌握充电机的关键技术并在此基础上实现国产化,是最有效的解决方法。因此,研制一个结构合理、工作稳定、输出性能良好的充电机对HXD2电力机车良好运行以及将来充电机技术改进具有重要意义。本文设计了充电机的主电路,并设计了不同充电方式下的控制方法,同时针对不同控制方式进行了试验分析。基于充电机安全性能,功率等级以及应用场合的考虑,主电路拓扑选用的是带隔离的半桥逆变电路。同时完成了对主电路中的功率开关管IGBT的选型工作,并对隔离变压器进行了设计研究,此外还对输出滤波电感和电容进行了设计。分析了恒压充电、恒流-恒压充电、变电流间歇充电,变电压间歇充电等充电方法原理,考虑到充电机在机车上的运行环境以及运行稳定性问题,不宜采用太复杂的充电控制方法。因此主要针对常用的恒压充电和恒流-恒压充电方式进行了控制方法设计。本文基于定频PWM控制器SG3525,设计了恒压充电控制电路。通过电压闭环调节,实现了输出恒定110V直流电压的功能。由于蓄电池随着充电的进行,内阻是不断增加的。恒压充电前期,充电电流比较大,蓄电池会有发热的问题。因此为使机车蓄电池得到更好的充电效果,节约充电电能,并延长蓄电池使用寿命,本文在恒压充电的基础上,研究了恒流-恒压充电方式,设计了恒流恒压自动转换电路,采用电压和电流双闭环调节方式,实现恒流充电自动转换到恒压充电功能。本文还对充电机上使用的功率开关管的热损耗进行了分析,并使用ICEPAK热分析软件对其散热器进行了建模分析,优化了散热器结构。最后,研制了一台充电机样机,通过实验,实现了充电机功能,即：在恒压控制方式下,输出110V恒定电压,最大脉动电压在要求范围内；在恒流-恒压控制方式下,电路实现从恒流工作自动转换到恒压工作的功能,从而验证了充电机主电路设计和控制电路设计的正确性。