随着太阳能、风能等新能源并网发电技术的快速发展,我国能源绿色发展进程进入了崭新的局面。然而,此类新能源受到自然条件的制约,往往具有稳定性差、间断式供应等缺点,波动性较大,常出现弃风弃光现象,给电网管理带来新的挑战。另一方面,近年来电动汽车市场普及率呈现逐年上升的趋势,电动汽车作为一种用电和储能合一的设备,具有分布广泛、充电功率大、电能存储容量大等特点,在辅助参与电网的功率调节方面具有巨大的潜力。其中,车网互动（Vehicle-to-Grid,V2G）技术为电动汽车和电网之间的双向功率交换建立了通路。因此,研究应用于V2G底层的电动汽车双向充放电变换器设备,对推动V2G技术发展以及电动汽车产业与现代电网良性协调发展具有重要的理论研究意义和实践应用价值。本文首先概述了V2G技术的发展现状,探究了V2G技术底层功率设备的技术需求,并在论述传统两级式、准单级式和单级式AC/DC变换器的基础上提出了一种单级三相高频环节组合双向AC/DC变换器,对其工作原理、控制策略等进行了深入研究和探讨,搭建了仿真系统并进行了样机研制,得出了重要结论。提出了单级三相高频环节组合双向AC/DC变换器电路拓扑,该拓扑是由交流滤波电感、三相周波变换器、两个串联输入并联输出的高频变压器-全桥变换器功率单元和直流滤波电容依序级联构成,其两端口分别连接至三相交流电网与直流蓄电池组,使用SVPWM调制,实现双向AC/DC功率变换。提出了该变换器的双电流环直接瞬时功率分区SVPWM控制策略,其包含直流侧电流和交流侧电流两个控制环路,通过对瞬时有功功率和瞬时无功功率直接控制实现直流侧电源充放电控制和交流侧功率因数控制。深入分析了该变换器的高频开关过程,并提出了基于零矢量重配置变换器开关电压尖峰抑制实施方法。对所提出的变换器拓扑及其控制策略,采用PSIM搭建仿真系统并研制了实验样机。仿真和实验结果表明,所提出的变换器拓扑及其控制策略能够实现双向AC/DC功率变换、交流侧双向有功功率和无功功率精确控制、直流侧电源稳定充放电管理,并保证在自主调节和电网扰动时的系统安全运行,验证了所提出方案的可行性与先进性。