车载充电机模块作为旅客列车上唯一为车载蓄电池充电的设备,同时也负责给列车的照明、控制系统进行直流供电,对旅客列车供电的安全性和稳定性起到了至关重要的作用。随着我国轨道交通行业的快速发展,对车载充电机也提出了新的要求。应要求对25K型客车进行改造,同时为在即将推出时速160公里的复兴号动车组列车上投入使用,本文研究设计了一套采用软开关技术及数字控制的的高性能智能充电机系统。该系统能够实现恒压与恒流充电方式切换充电,对充电机各性能指标进行实时监测,实现各种独立保护功能,与上位机进行实时通讯。从而实现了车载充电机系统的小型化,高效化与智能化,对保证旅客客车的安全、平稳供电有着重要的意义。首先,为了解决传统车载辅助电源低效、寿命不长、体积臃肿庞大、功能单一的问题,根据充电机的技术需求,采用全桥型软开关直流变换电路来作为充电机的实现方式,副边选用开关损耗较小的全波整流电路。降低了开关器件的损耗,提高了充电机的效率。同时对零电压开关移相全桥主电路拓扑工作原理及工作模态进行了分析及相关计算。并且依据所提技术要求进行了主电路元器件的选型和设计。其次,对充电机的控制系统进行了采样电路、隔离驱动电路、通讯电路等硬件电路进行设计与说明;基于Buck电路的小信号模型对零电压开关移相全桥拓扑进行了小信号建模及相关传递函数的计算。为了减弱数字控制中存在的延时对控制系统的影响同时提高系统的动态性能,引入预测无差拍电流控制;最终确定采用外环电压PI控制内环预测无差拍电流控制的控制策略。搭建了Matlab/Simulink仿真模型,通过仿真波形对设计方案进行了初步验证。同时对恒压与恒流两种充电方式下采用单闭环控制与电压电流双闭环控制系统进行了对比分析。利用STM32芯片对充电机控制系统进行了软件设计,介绍了软件系统的实现方案。最后,按照技术要求制作了充电机样机。通过在样机上进行实验,对实验样机的零电压开关的实现,输入输出特性,恒压恒流输出方式,保护功能的实现等进行了实验验证,结果表明样机拥有良好的控制性能和较高的效率,满足了系统设计指标及技术要求。