近年来,能源转型及节能减排对于全球各国均是大势所趋,电动汽车行业正在飞速发展。充电桩是电动汽车至关重要的配套设施,而充电模块作为充电桩最为核心的部分,需要能满足电网对谐波的要求、提高对电网能源的利用率,能为电动汽车提供稳定的目标输出、能够稳定工作于大功率场合、能通过器件的软开关提高效率以及能使输出电压在较宽范围内调节。由于三电平的拓扑可以使开关管的最大承压下降一半,很适用于大功率场合,故本文选择三电平的直流充电模块作为主要研究对象。其前级为三相VIENNA整流器,能够工作在单位功率因数,电流谐波含量小,对电网几乎无污染并为后级提供稳定直流电。其后级为半桥三电平LLC谐振变换器,能够实现器件的软开关并将前级提供的直流电变换为目标输出。本文先从前级到后级将二者分别作为独立的部分进行研究与控制,然后在此基础上研究前后级协同工作的控制策略以扩大整体充电模块的输出范围。主要研究内容如下:对前级三相三线制VIENNA整流器的工作原理作分析,并建立其在自然坐标系以及旋转坐标系下的数学模型。然后分析VIENNA整流器的SVPWM控制原理并研究三电平SVPWM的简化实现方法。最后研究电压矢量对直流侧电容中点电位的影响并在此基础上得到一种基于SVPWM的中点电位平衡控制策略。对动力电池充电特性作分析并得到充电模块的输出要求,分析后级半桥三电平LLC谐振变换器在变频调制模式以及移相调制模式下的工作原理,然后基于基波分析法研究分析其在两种模式下的直流增益特性并对软开关的实现条件作部分分析,最后使用扩展描述函数法以及状态空间平均法分别对两种调制模式进行小信号建模。研究VIENNA整流器的电流内环加电压外环组成的双闭环控制系统,并推导相关参数。研究将半桥三电平LLC谐振变换器两种调制模式结合的混合控制策略。使用MATLAB/Simulink软件仿真验证前级AC/DC能工作在单位功率因数状态且电流谐波含量低,后级DC/DC能提供稳定的目标输出,整个充电模块能输出较宽范围的电压。最后分析当三电平直流充电模块的前后级独立控制时,软开关的实现条件以及原边环流的影响对其输出范围的限制影响,并提出两种能够实现前后级协同工作的控制策略,通过仿真验证了两种协同控制策略均能使三电平直流充电模块在兼顾实现软开关以及变压器效率的基础上扩大其输出电压的调节范围。