传统空调压缩机驱动系统中交流侧和直流侧之间的整流电路通常由二极管组成的不控整流电路构成,母线侧采用大容值的电解电容滤除母线上存在的低频谐波。然而,不控整流电路导致网侧功率因数降低并产生较显著的电网电流谐波。电网输入功率因数过低会使设备的运行效率下降,给电网造成能源浪费,并且电网输入电流总谐波过高对电网有严重的污染。为解决上述问题,可将基于GaN功率器件的图腾柱无桥Boost PFC电路拓扑取代不控整流电路应用于空调压缩机驱动系统中,以起到提升电网功率因数、减小电网输入电流谐波并提高电路效率的作用,对降低空调能耗、实现节能减排具有重要意义。为了完成图腾柱无桥Boost PFC变换器总体方案的设计,首先分析电路的工作模态,然后对控制系统进行设计。控制系统采用电压和电流双闭环控制方式,电路工作在CCM模式下的平均电流模式。其次,对变换器进行硬件设计,主要对变换器元器件进行选型并对参数进行计算。最后,对选定的磁性元件和功率器件进行损耗计算,验证了所设计的变换器可以满足设计要求。研究图腾柱无桥Boost PFC变换器高功率因数闭环控制策略,在利用状态空间平均法得到变换器的功率级传递函数的基础上,通过电压和电流环的小信号模型分别对控制器进行设计。然后,利用伯德图分别对校正前后的电压和电流环控制系统性能进行分析,并进行了仿真验证。寄生参数对GaN功率器件驱动性能的影响非常重要,首先对GaN功率器件的性能进行分析,然后对其驱动电路工作原理进行研究,从而根据器件特性对其驱动电路进行针对性设计。最后在PSpice中对搭建的基于GaN功率器件的双脉冲电路进行了仿真分析,并在双脉冲电路实验平台上进行实验验证。在MATLAB/Simulink仿真平台上,对图腾柱无桥Boost PFC变换器进行仿真研究,验证了电网电压突变和负载突变时系统的稳定性。最后研制了用于1.5匹变频空调系统的基于GaN功率器件图腾柱无桥Boost PFC变换器样机,在不同功率等级下进行实验验证,实验结果验证了所研究方法的有效性。