随着现代社会对化石能源的依赖加深,世界的化石能源逐渐出现了危机,而燃油汽车不仅消耗了大量的化石能源,还排放大量的汽车尾气,对环境造成严重的污染,因此,发展新能源汽车以补充甚至取代燃油汽车的使用,对节约能源和保护环境具有重要的意义。新能源汽车需要两种不同的功率变换器,包括对电池充电的充电机和对驱动电机进行控制的电机驱动器。充电机除了基础的电池充电功能之外,还可以附加并网发电的功能,将电池能量作为电网电能的补充,实现电池的充分利用。由于新能源汽车的充电功率和电机驱动功率不断增大,充电机和电机驱动器的体积重量也在增大,因此在有限的汽车空间内提高变换器的功率密度,是研究的一大热点。本文提出了一种两级式的电机驱动和充电机集成系统,变换器由双有源桥式DC-DC变换器、三相四桥臂DC-AC变换器及辅助电路构成,电机采用鼠笼式三相异步电机,集成系统和单相电网相连。通过将变换器结构和电机绕组进行复用,可以实现电机驱动、电池并网发电和电池充电三种工作模式,减少了变换器的体积和成本。同时集成系统中消除了电解电容的使用,进一步提升了车载变换器的功率密度。本文首先对电机驱动和充电机集成系统的结构组成进行了详细的分析,对双有桥式DC-DC变换器、三相四桥臂DC-AC变换器和辅助电路在三种工作模式下的连接方式和实现功能进行了介绍。然后在电机驱动工作模式下,双有源桥式DC-DC变换器通过电池侧H桥的移相控制,生成带零电压的脉动直流母线;分析了异步电机的动态数学模型,并采用基于查表法的直接转矩控制法控制异步电机,通过在直流母线零电压时刻进行开关切换,实现了直流母线侧H桥和三相四桥臂的零电压开关,提升了系统的效率。在电池并网发电工作模式中,同样在直流母线上生成脉动的电压,三相四桥臂DC-AC变换器采用了有限集模型预测控制实现IGBT的零电压开关,并将电路的工作模态分解,详细分析了电路的工作原理。最后研究了三种不同的电池充电控制策略,包括基于boost原理和基于扩展移相策略的充电方式,其直流母线电压为电网整流波形,以及一种基于有限集模型预测的控制方式,直流母线电压为高频脉动波形。为了验证电机驱动、电池并网发电和电池充电三种工作模式的控制策略的有效性,在实验室中搭建了实物平台,进行了各种控制策略的原理验证,同时测量了变换器的传输效率,并和常用的充电机结构进行对比,体现了集成系统在效率上的优势。