近些年,新能源汽车尤其是电动汽车正在不断普及,随之带来的是电动汽车电池庞大的储能潜力,如果可以将其应用于主动配电网中,将对电网的电压、频率稳定性大有裨益,产生巨大的经济效益。V2G(Vehicle-to-Grid)技术随之也成为了国内外研究的热点。V2G系统实现的重要基础在于可靠的变换器拓扑以及有效的控制方式。现有充电桩变换器拓扑多为维也纳电路,基于此,本文设计了一种双向维也纳拓扑,可实现变换器功率的双向流动。本文将维也纳电路六个二极管改为IGBT,并在两个桥臂的连线上加装两个模式转换开关,使得该电路在整流充电时仍是三电平的维也纳电路,馈电时转换为桥式逆变电路,实现了功率的双向流动。本文在Psim中搭建了该拓扑的仿真模型,验证了该拓扑双向工作的正确性。本文针对现有的充电桩变换器控制方式进行了分析。针对电动汽车并入主动配电网中低惯性和低阻尼特性的特点,本文选取了虚拟同步机控制(Virtual Synchronous Generator,VSG)策略作为控制方案。本文分析了常见的VSG控制技术的工作原理,针对V2G系统通常工作在非孤岛模式下、可由电网提供电压频率支撑的特点,提出了一种适用于V2G的VSG控制技术。该控制策略将常见的虚拟同步控制复杂的PQ-U-I三环控制简化为PQ-I双环控制,简化了控制回路,并且实现了并网模式的恒功率控制。文章给出了该控制方案的数学模型分析,并分析了闭环控制方式。随后文章通过仿真验证了该控制方法的正确性和有效性,为应对低压配电网中V2G系统缺乏机械惯性和系统阻尼的问题提供了一种控制思路。最后,本文搭建了小功率实验平台,对所提VSG控制策略的有效性进行了验证,设计了主电路、驱动电路、采样调理电路的原理图和PCB,并且编写了系统软件控制程序。通过实验结果分析了不同惯性参数和阻尼系数下对系统惯性的影响。实验结果与仿真结论接近,验证了该VSG控制可以有效提高V2G系统的惯性和稳定性。