有源功率因数校正(Active Power Factor Correction,APFC)技术是抑制输入电流谐波、提高功率因数和改善电能质量的有效方法。相对于两级APFC技术,单级APFC技术使用一级电路同时实现PFC和DC/DC变换功能,结构简单、成本较低,在功率密度和效率方面具有明显的优势,符合电力电子技术目前的发展趋势。相对于其他单级APFC技术,单级桥式APFC技术更适合在中大功率领域应用,可以灵活地应用于单相系统和三相系统。然而,单级桥式APFC变换器存在母线电压尖峰较大、单相单级桥式APFC变换器的输出电压纹波较大、三相单级桥式APFC变换器的输入电流谐波含量较高、电网不平衡条件下组合式三相单级桥式APFC变换器的输入电流谐波含量增加等问题,限制了其应用和发展。因此,本文针对上述问题进行了深入研究,并提出了一些新思路和新方法。单相单级桥式APFC变换器中高频变压器的漏感会在换流过程中产生较大的母线电压尖峰,影响系统的可靠性。在分析母线电压变化规律、阐明母线电压尖峰产生机理的基础上,提出一种基于反激辅助电路环节的母线电压尖峰抑制方法。对反激辅助电路环节中钳位电容的作用及反激电路的工作过程进行了研究,分析了反激辅助电路环节对母线电压尖峰的抑制效果,并给出了钳位电容的设计要求。该方法不仅实现了母线电压尖峰的抑制,还能将吸收的母线电压尖峰能量传递到负载侧加以利用。与采用RC或RCD缓冲电路抑制母线电压尖峰的方法相比,反激辅助电路环节中不存在电阻的发热损耗,可提高变换器的效率。单相单级桥式APFC变换器的输出电压中存在较大的二倍工频纹波,影响变换器的输出特性。在分析输出电压纹波产生机理的基础上,提出一种基于反激辅助电路环节的输出电压纹波补偿方法。在分析该方法的基本原理、可行性以及钳位电容对纹波补偿效果的影响之后,设计基于陷波带阻滤波器的输出电压纹波检测方法和基于准比例谐振(Quasi-Proportional Resonant,Q-PR)的反激电路的控制策略,实现了对反激辅助电路环节输出补偿电流的有效控制,达到了降低输出电压纹波的目的。该方法利用吸收的母线电压尖峰能量来补偿输出电压纹波,所采用的是已有的反激辅助电路环节,在不增加电路复杂程度的情况下,可同时抑制母线电压尖峰和补偿输出电压纹波。针对三相单级桥式APFC变换器母线电压尖峰较大的问题,提出一种基于无源反激辅助电路环节的抑制方法。对母线电压尖峰的抑制机理进行研究,并分析和设计无源反激辅助电路环节的参数。与采用有源钳位电路和有源反激辅助电路环节等方法相比,该抑制方法无需控制、实现容易。针对三相单级桥式APFC变换器采用常规的恒定占空比控制策略时,输入电流含有低次谐波(主要为5次谐波)的问题,通过对三相输入电流进行谐波分析,找到了影响低次谐波含量变化的原因,并据此提出一种基于拟合占空比的控制策略。通过建立加权系数模型得到实现最大功率因数的理想占空比,利用最小二乘法对理想占空比进行拟合,进而抑制输入电流中的低次谐波。与常规的恒定占空比控制策略相比,该控制策略改善了输入电流质量,提高了功率因数。电网平衡条件下,组合式三相单级桥式APFC变换器的输入电流不含低次谐波,输出电压不含低次纹波且动态响应速度较快,三相输入平均功率平衡。而在电网不平衡条件下,若仍采用常规电压电流双闭环控制策略,组合式变换器将同时存在输入电流低次谐波含量增加、输出电压低次纹波含量增加以及三个单相单体功率不平衡的问题,影响了变换器的运行特性。为此,提出一种基于双比例因子的组合式三相单级桥式APFC变换器的改进型控制策略,将两个比例因子和一个限幅器融入到组合式变换器的每个单体模块的电流内环中,并对每个组成部分的功能和工作机理进行分析。与常规电压电流双闭环控制策略相比,所提控制策略有效地解决了电网不平衡条件下组合式变换器存在的上述问题,改善了输入电流和输出电压的波形质量,平衡了三相功率。