为了解决能源危机,近年来电动汽车以及为其充电的直流充电桩得到了飞速的发展,而直流充电桩电源模块又是直流充电桩的核心部分,因此研究与设计一款具有强抗干扰能力、高效率、高功率因数、低谐波、软开关技术等性能的直流充电桩电源模块有着重要的意义。直流充电桩电源模块采用两级结构,前级采用交错并联的三相VIENNA整流器,利用单周期控制技术,以满足工业应用中高功率因数的要求。后级利用前级整流器直流母线输出电容端电压的自动均衡功能,在其后端串接两路全桥LLC谐振变换器,达到减小功率器件的电压应力。通过选用此种方案,可提高整个电源模块的输出功率和增大电源模块的输出电压范围的目的。首先对三相VIENNA整流器的基本工作原理作了详细分析,并推导了其在单周期下的核心控制方程。在此基础上建立了其大信号平均值模型、小信号模型以及电流环小信号模型,并给出了电压调节器的关键参数设计方法。同时在MATLAB/SIMULINK软件中搭建仿真模型,验证了本文采用单周期控制的三相VIENNA整流器能够实现高功率因数的功能,且整流器直流母线输出电压具有良好的稳定性能和动态性能。其次详细分析了全桥LLC谐振变换器的工作原理,通过基波分析法推导出变换器的等效电路模型,并对电路的稳态进行了分析,以及谐振腔参数的综合设计。然后根据以上的理论分析设计全桥LLC谐振腔参数,通过软件仿真验证了全桥LLC变换器工作原理分析的正确性以及参数设计的可用性。最后针对选定的直流充电桩电源模块的设计方案,制作了以一台样机。通过实验测试可以看出,采用单周期控制的交错并联三相VIENNA整流器具有良好的动态性能和稳定性能。验证了全桥LLC谐振变换器的功率开关管可以在全范围内实现ZVS开通与关断,减小了电路损耗,提高了整机效率。