新能源汽车具有低碳减排的特点,世界各国政府及汽车企业对新能源汽车的发展高度重视。车载充电机作为连接电动汽车电池系统与电网的接口,其工作性能直接影响电动汽车充电效率和电网电能质量。在两级结构的车载充电机中,前端PFC AC/DC变换器常采用电压外环和电流内环相结合的双闭环PI控制来实现交直流转换和功率因数校正,该方案存在动态性能差和抗干扰性弱的缺陷,影响系统的运行性能。此外,PFC AC/DC变换器的输出电容通常选用铝电解电容,该种电容故障率高、寿命低,严重影响变换器的可靠性。因此,提高PFC AC/DC变换器动态性能和可靠性已成为迫切需要解决的关键问题。论文在基于微分平坦的PFC AC/DC变换器功率控制的基础上,提出适应负载需求的非线性功率控制的方法,旨在提高系统的动态性能,消除模型不确定性和未知扰动对系统动静态性能的影响。为此,论文以传统PFC Boost变换器为主电路进行主电路参数计算和器件选型,建立双闭环PI控制和非线性功率控制的两种PFC AC/DC变换器Matlab/Simulink仿真模型,通过仿真对比验证非线性功率控制的高效性。在非线性功率控制研究的基础上,重点研究车载充电机PFC AC/DC变换器的无模型功率控制策略,旨在提升变换器对其存在的模型不确定性、未知扰动及测量噪声的鲁棒性的同时简化控制器的设计。为此,根据PFC AC/DC变换器的输入、输出建立PFC AC/DC变换器的超局部模型,再设计无模型功率控制器,且通过系统建模和仿真研究证实所提出的PFC AC/DC变换器无模型功率控制方法的可行性。在上述工作的基础上,制作车载充电机前端PFC AC/DC变换器系统样机,基于dSPACE快速控制原型开发平台,完成无模型功率控制的PFC AC/DC变换器系统实验测试,证实该控制策略的可行性和有效性。最后,论文重点研究集成功率解耦的PFC AC/DC变换器设计,包括功率解耦电路基本原理、关键参数计算和控制器设计,旨在吸收PFC AC/DC变换器输出功率中存在的交流脉动部分,且可用小容量的薄膜电容代替电解电容,以提高系统的可靠性,且通过系统建模与仿真,验证集成功率解耦的PFC AC/DC变换器系统的技术优势。