随着智能电网的发展和电动汽车的广泛应用，电动汽车与电网互动技术（Vehicle to Grid，简称V2G）应运而生。在V2G技术中，电动汽车不止作为用电负荷，还将作为分布式储能单元参与智能电网的运行，与智能电网进行能量和信息的互动。充放电机作为电网和电动汽车的接口，对于实现两者的能量与信息互动至关重要，是V2G技术实现的关键设备。本文对V2G技术的发展现状和应用背景做了介绍，并详细分析了V2G充放电机的功能作用。根据充放电机使用的场合与性能要求，研究并设计了基于四象限AC/DC变流器和双向DC/DC变流器的V2G充放电机两级拓扑，推导了前级AC/DC变流器和后级DCDC变流器的数学模型。利用瞬时功率理论和电流模式闭环控制，实现了充放电机与电网之间有功功率和无功功率的解耦控制；采用基于蓄电池电压和基于中间直流母线电压的闭环控制，实现了充放电机对蓄电池充电时的多段模式和放电时的功率调节。利用MATLAB/SIMULINK系统全面地仿真了V2G充放电的多种工况，仿真结果表明，V2G充电机在充电时不仅可以实现对储能电池的三段式充电，并且网侧电流正弦化，功率因数约等于1。在放电时可以根据调度指令将有功功率和无功功率回馈给电网。搭建了实验平台并以TMS320F28335DSP数字处理器为核心设计了控制系统，对电路拓扑和控制策略进行了验证。仿真分析和实验结果验证了该充电机能实现V2G所要求的相应功能，实现能量的双向流动满足用户的需求。该V2G充放电机的研制，提供了实现V2G技术的一种途径，并为下一步研究工作打下了基础。