在AC/DC或DC/AC变换器中,由于交流侧和直流侧间瞬时功率不匹配,不可避免地存在两倍于交流侧频率的脉动功率。该二次脉动功率分量使直流母线电压波动变大,影响变换器性能和稳定运行。传统的解决方法是在直流母线上并联电解电容对脉动功率进行缓冲。但是电解电容体积大、寿命短且受温度影响大,不仅限制了系统的寿命,而且降低了系统的可靠性。随着新能源发电、绿色照明、电动汽车等技术的发展,越来越多的场合需要避免使用大容量的电解电容。首先,本文以AC/DC电路为基础,从瞬时功率的角度,分析了直流母线电压波动形成的原因及影响。在阅读了大量相关文献的基础上,对现阶段在AC/DC功率变换器中实现无电解电容滤波方案的实现思路、主电路拓扑及控制策略进行归纳、分析和比较。从而找出其中的共性及其变化规律,以指导抑制二次功率脉动的有源直流滤波器的设计。研究了有源滤波方案减小电容容值的理论依据,在此基础上,在电动汽车车载充放电机系统中采用串联堆叠型有源直流滤波器代替电解电容。其次,为了抑制二次功率脉动,有源直流滤波器采用双环控制策略,电压外环实现滤波电路中全桥电路的输出稳压和输入为正弦波,电流内环采用电流滞环控制实现滤波电路的输入电流跟踪直流母线二次脉动电流。为实现有源直流滤波器模块化设计要求,本文提出由直流母线二次纹波电压的交流分量经过微分处理后与电压外环输出之和作为注入直流滤波器的指令电流。再次,论文详细分析了串联堆叠型有源直流滤波器的工作原理,在此基础上完成了有源直流滤波器主电路关键参数及控制电路的设计。文章详细说明了滤波电路中磁性元件的设计、开关器件的选型,其中储能电容的设计选型是考虑了电容储能密度、寿命、成本等因素。最后,以电动车车载充放电机为应用对象,设计出一台串联堆叠型有源直流滤波器实验样机,对设计方案进行了分析验证。首先,在PSIM仿真软件中搭建了仿真模型,初步验证电路方案的可行性。之后,搭建一台基于dsPIC33EP128GS806全数字控制的有源直流滤波器原理样机,并完成了实验调试。实验样机有效缓冲了二次功率脉动,和无源滤波器相比,体积大大减小。仿真及实验结果表明,设计方案和控制方法有效可行,具有良好的应用价值。