随着电动汽车(Electric Vehicles, EVs)和智能电网(Smart Grid)应用的不断发展,一方面电动汽车通过充电机从电网吸收有功为储能电池充电(Grid to Vehicle, G2V),另一方面通过充电机将电池储能送往电网(Vehicle to Grid, V2G),这种车-网互动技术越来越受到广泛重视。V2G技术将是未来智能电网建设与应用的重要方向之一,而双向充电机在实现电动汽车与电网能量双向传输的过程中扮演着重要的角色。本文主要研究适用于V2G应用的双向充电机主电路及其控制的关键技术。本文选择两级式双向电路拓扑—前级采用单相双向全桥变换器,后级采用双有源桥变换器(Dual Active Bridge, DAB)—作为单相双向充电机的主电路。针对后级DC/DC电路在高电压变比应用场合,提出一种并-串型双有源桥的电路拓扑(Parallel-Serial Dual Active Bridge, PSDAB),具体实现方法是将两路传统DAB电路的低压端并联,高压端串联,并让两路DAB电路中对应位置的开关管同时开通和关断。因此文中提出的PSDAB电路可以采取和传统DAB电路一样的移相控制方法以实现软开关。文中还对PSDAB电路进行了损耗分析,并与传统DAB电路的损耗作了比较,指出了本文所研究的PSDAB电路在高电压变比的充电机中应用时具有高效率。针对充电机的V2G应用,研究了双向充电机充放电模式的控制策略,给出了双闭环控制策略和控制参数的设计方法。并针对电池放电模式下的DAB启动过程,提出一种基于体二极管整流的直流母线建压方法,这种启动方法可以避免直流母线建压过程中出现的电感饱和现象,和因此带来的电流冲击。且本文研究的启动方法无需硬件开销,只需通过数字控制即可实现。为了实现双向充电机的应急供电功能,论文还研究了并网和离网这两种工作模式的切换控制,同时给出了一种数字锁相环(Phase Lock Loop, PLL)的实现方法。论文为所研究的双向充电机设计了主电路参数和控制系统。给出了双有源桥电路中谐振电感的详细设计过程和变压器的设计方法,并选择了开关器件；采用TI公司的数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP) TMS320F28035作为控制核心,实现了双向充电机的全数字控制。本文采用PSIM软件对主电路及其控制策略进行了仿真和分析,并在4.6KW的实验样机上实验,仿真和实验结果验证了主电路参数设计的合理性和控制策略的可行性。验证了本文所提出的PSDAB适合用作高电压变比的双向充电机主电路,并获得了高效率。这种电路能实现能量的双向流动,并实现了双向充电机并网和离网运行模式的平滑切换,可作为应急电源使用。可见论文的研究成果可促进电动汽车的V2G应用。