目前,随着对充电机拓扑效率要求日渐提高,由于常见的双级充电拓扑的效率难以达到要求,单级充电拓扑成为目前的研究热点。本文研究了一种基于双向开关的高频隔离型单级AC-DC变换器,该拓扑具有天然降压特性,能够从0开始调节负载端电压/电流。通过双向开关构造的高频链接使拓扑加入了隔离环节,增加了安全性的同时减小了变压器体积,具有很好的理论和实际意义。本文分析的拓扑可以看做由正反两组电流源型PWM整流器交替工作。在电流源型PWM整流器的理论基础上,本文研究了该拓扑的基本原理和调制方式,并对其数学模型和双闭环控制模型进行了推导。为了解决其网侧电流在LC谐振点容易引入大量谐波的问题,研究了加入有源阻尼的谐振抑制方式。此外,本文还分析了基于正反组电流源型PWM整流器交替工作的调制方式和矩阵变换器交直交等效电路的调制方式之间的关系。由于本拓扑中使用了双向开关,为了保证换流安全,需要对其双向开关换流策略进行设计。本文分析了不同扇区内矢量之间双向开关换流的规律,并分析了换流过程中部分开关管能够实现软开关的工况。由于该过程与全桥ZVS(零电压开关,Zero Voltage Switching)软开关类似,参考全桥软开关的参数设计原理,本文研究了该拓扑的软开关参数设计方法,设计了相关参数。基于以上分析,搭建了仿真和试验平台对上述拓扑原理进行验证。使用dq坐标系下的双闭环控制策略完成了输入电流、直流侧电流/电压的闭环控制和单位功率因数运行,并验证了理论分析中换流过程中的软开关实现情况。