随着生态环境不断恶化,能源问题愈发严重,其中电动汽车以低碳、环保等优势备受人们的关注,电动汽车发展也得到了国家的大力支持,智能电网和V2G(Vehicle-to-Grid)技术正是基于此而得到广泛研究。通过智能电网对电动汽车进行有序的充放电,不仅可以起到削峰填谷的作用,还可以降低电网的运行成本,提高电网的稳定性。电力电子技术在V2G技术中占据十分重要的地位,能够实现电网和电动汽车能量的双向流动,具有重要的研究价值和意义。本文主要基于V2G背景,研究双向AC-DC变换器的设计和硬件实现。首先,介绍了 V2G技术的发展方向和存在的供电方式,国内电动汽车的三种类型,国内外关于V2G技术的发展现状和研究概况。同时分析了 V2G技术中常用的电路拓扑,对比多种单级和双级AC-DC拓扑结构,并对这几种拓扑结构进行理论分析和优缺点研究。其次,对双向AC-DC变换进行数学建模,推导出了直流母线电压和交流电流幅值之间的传递函数,为仿真建模提供了依据。理论分析了双Boost和图腾柱两种模式的基本工作原理和优缺点,最终选择图腾柱作为MOS管的工作模式。为了滤除共模噪声和差模噪声对系统的干扰,对电磁干扰(Electromagnetic-Interference,EMI)滤波电路进行分析与设计,对桥臂侧电感值和直流母线电容值进行计算与选择,同时分析了电路的主要损耗,包括功率开关管损耗、导通损耗以及电感损耗。再次,研究了电感电流控制、无差拍控制、传统数字PID控制和基于比例谐振(Proportion-Resonant,PR)的数字PID控制四种控制方式,对控制算法进行了理论推导,分析其优劣势,并对电压电流双闭环控制策略进行分析。在实施控制算法前,介绍了模拟锁相、数字锁相,针对传统软件锁相存在锁相周期数较长且具有不确定性问题,提出了一种基于增强型捕获模块(Enhanced Capture Module,ECAP)的软件锁相方法来保证锁相精度的同时提高锁相速度,对四种锁相方法进行理论分析,硬件成本和体积的考虑。最终选择基于PR的数字PID控制和基于ECAP的软件锁相方法。最后,对双向AC-DC变换进行了仿真分析和实验验证。基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建模型,对比了传统数字PID控制和基于PR的数字PID控制下交流电流谐波分量,切载和切压时直流母线电压波形情况,仿真分析验证了基于PR的数字PID控制效果更优,并利用DSP28035数字信号处理芯片编写程序,制作样机,实验结果验证了该控制算法的正确性。此外针对传统软件锁相环存在的问题,通过仿真分析进行了验证,由此利用基于ECAP的软件锁相方法,在一个电源周期内可以锁住电网电压相位,通过实验对这两种软件锁相方法进行了对比和验证。