世界的能源格局就是全球的竞争格局。乘用车作为重要的能源消费体,其能源使用路径的变更对国家战略有深远影响。车辆技术变革在我国面临机遇和挑战。随着汽车电动化,网络化和集成化的推广,全新控制器被大量应用,诸如多核处理器,FPGA(Field-Programmable Gate Array)等嵌入式系统。此类控制器向上可与智能化对接,向下则能大幅提升功率变换器、混合储能系统、电驱动控制系统以及附件驱动系统的控制品质;另一方面,采用新型开关器件和新型软开关结构可进一步提高功率变换器效率和功率密度,因此成为该领域的研究重点。它们组成了电动智能汽车重要的技术部分。基于此,本文主要研究内容包括以下几个方面:(1)面对电动汽车的功率密度提升和宽负载高效率的技术要求,本研究设计了基于耦合电感实现的零电压软开关拓扑,并应用于非隔离型升压(Boost)直流变换器;文章分析了电路的工作原理,详述软开关边界实现条件和谐振环流优化的方法;并且研制原型机进行实验验证。在此基础上本研究将变换器拓展为高度磁集成、可以有效限制电流电压应力、漏感电流可以补偿负载的拓扑。另一方面衍生设计了既可以优化谐振环流及应力,辅助回路相对独立,所有开关器件实现软开关的双向直流变换器。(2)针对两电平直流变换器开关器件耐压严重的问题,结合新一代氮化镓器件特性,研究者设计了新型三电平直流变换器和对应的双环控制策略。分析和实验均证实:可有效减小器件的耐压等级和dv/dt,并明显降低功耗和发热,提高效率。(3)碳化硅作为新一代器件应用于高频逆变器,会带来共模电流严重化的问题。本文从理论层面分析其成因,提出了一种基于FPGA的抑制共模电流的新算法,并通过实验验证了算法的有效性。同时,利用FPGA芯片特有的并行处理和时序控制,设计了多组逆变器的分时复用控制算法,既保证了逆变器控制的实时性和良好的动态响应,也节省了大量的芯片资源。