APFC技术在抑制网侧谐波污染、提升能量转换效率等方面起着重要的作用,成为当下的研究热点。单级桥式PFC变换器结合了APFC技术与桥式DC-DC拓扑的优势,具有开关器件少、功率密度高、桥臂开关管不存在直通问题、效率高等优点,在中大功率场合有良好的应用前景。但该变换器在工程应用中,存在变压器偏磁问题、输出电压低频纹波大等问题,极大影响了变换器的性能。因此,有必要对上述问题进行深入的分析并提出相应的解决方案。单级桥式PFC拓扑中变压器在高频工作时存在特有的偏磁问题,影响变换器的安全可靠运行。论文先简要分析了单级桥式PFC变换器拓扑结构及其控制策略,然后在详细分析变压器工作状态及偏磁产生机理的基础上,提出一种正负半周对称的数字式偏磁抑制策略。该策略借助数字处理器,通过数字控制方式,使每个高频开关周期内变压器励磁电感正负向励磁时间相等,进而使励磁电感正负向伏秒积平衡,有效抑制了变压器偏磁。该策略具有实现容易、不增加额外的器件、不影响PFC效果等优点。单级桥式PFC变换器交流输入功率与直流输出功率之间存在瞬时功率差,使得PFC输出侧产生不可避免的二倍工频电压纹波,变换器输出性能较差。分析了单级PFC变换器输出电压二倍频纹波产生机理,提出基于并联补偿电路的输出电压纹波抑制方法,将双向Buck-Boost变换器并联在PFC输出侧以吸收交流纹波功率,进而抑制电压纹波。详细分析了该双向变换器纹波吸收的原理,给出了电路中吸收电容与电感的设计方法,同时提出了一种基于数字带通滤波器的输出侧二倍频电流提取方案。并联补偿电路虽然有较为明显的纹波抑制效果,但PFC输出侧仍存在一定的纹波分量。为了实现更好的纹波抑制效果,提出基于虚拟导纳调节的输出电压纹波改进抑制策略。首先建立了双向Buck-Boost变换器双闭环模型并得到其闭环输入导纳传递函数,分析了双向变换器闭环输入导纳与PFC输出电压纹波之间的关系。通过在双向变换器控制电路中加入电压前馈环节,进而引入虚拟导纳,增大了双向变换器闭环输入导纳在二倍工频处的增益,实现了更好的纹波抑制效果。最后,基于理论分析与仿真验证,搭建单级桥式PFC变换器及其数字控制系统的实验平台,进行了相关实验,验证了本文所有方案的正确性。