电动汽车动力电池的容量、能量密度和电压等级等指标是保证其巡航、加速和续航性能的基本条件;其中,电池组电压等级的提升可以有效解决大功率充放电时汽车侧的效率问题。同时,动力电池天然具备主动配电网中的储能节点的条件。在此背景下,研究了适用于不同电池电压等级的三相隔离式电动汽车储能变流器,实现电动汽车动力电池大功率充电以及作为大容量储能进行可控放电的功能。针对电动汽车储能变流器的交流端口功率因数与谐波、输出端口电压与功率等级、能量双向流动等要求,提出了本系统的拓扑架构。选用三电平中性点钳位变换器(NPC)作为三相网侧高功率因数前端,并为后级提供稳定直流电压;选择隔离双向双有源全桥(DAB)为后级变换器,实现电池充放电功率控制。分别分析了 NPC和DAB数学建模及其功率传输模式;通过仿真比对,确定了以空间矢量(SVM)和优化的占空比的三重移相(TPS)的前后级功率级的调制策略。设计了前端NPC的双环d-q控制结构用于实现交流输入电流随动下的直流端稳压控制,在优化前后级占空比的前提下,使用了 PI控制器调节后级DAB电路移相角,实现宽电压电池负载条件下充放电潮流的控制。在MATLAB/Simulink中分别搭建了 NPC和DAB电路模型,验证了拓扑结构可行性、优化后的调制策略、控制方法及整定的参数,并实现了两级拓扑级联系统仿真。同时,通过仿真比较了不同充电电流、电池组电压和传输功率下的效率,确定了适合该双向变流装置的电流、宽电压和功率范围。电动汽车电池大功率能量双向传输的仿真结果表明,该电动汽车储能系统可以根据指令与电网进行高功率因数的能量交互,验证了本系统双向能量流动的设计目标。