随着分布式能源发电以及新能源的广泛应用,供电形式和能量流动多样化发展,传统电力系统难以满足电能控制多样性和复杂性的需求,能源互联网的概念应运而生。能量路由器作为能源互联网的核心设备,能够调整能量的流动和进行实时的信息传递,具有重要的研究价值。结合多能源、多负荷接入的特点,本文选用多端口能量路由器结构,并对多种类能源接入、能量多向流动的情况下实现系统协调稳定进行研究。针对多种能源类型接入及功率分配需求,采用分布式单直流母线能量路由器主拓扑结构,结合能量传输特性,对光伏、储能、电网以及交直流负载接口变换器的电路参数进行了设计。围绕直流母线电压稳定、最大功率点跟踪、交流并网等控制目标,对能量路由器的光伏单元、储能单元、交直流变换单元建模分析,分别研究各接口单元能源特性以及对应变换器的控制方法。通过对储能单元蓄电池模型的建立,分析电池工作特性,设计了控制储能单元充放电的方法;通过对光伏组件模型建立,分析了光照强度和温度对光伏最大功率点的影响,采用分段式电导增量法求取最大功率点跟踪方法,设计了光伏发电单元最大功率点跟踪、恒压控制方法;通过在dq坐标系下建立三相全桥变换器的数学模型,研究了实现DC/AC变换器的直流稳压和功率可控的多目标控制方法。通过在Matlab/Simulink中搭建能量路由器仿真模型,对储能单元充放电控制、光伏单元恒压控制和MPPT控制、交直流变换单元母线电压控制进行仿真,仿真结果表明,储能单元可以稳定运行在恒压放电、恒压恒流充电状态;光伏单元恒压控制能较好的稳定直流母线电压,MPPT控制在光照强度变化的情况下,可以迅速追踪到新的MPP,稳态、动态性能良好;交直流变换单元母线电压控制下并网电流能很好的追踪到电网电压,并网电流总谐波畸变率为2.16%,低于国家标准并网谐波5%的要求。仿真结果表明,本文所选择的各变换器控制方法能有效的完成控制目标,验证了所提控制方法的有效性。相较于传统的协调控制方法,基于对各功能单元能量接入和变换器控制方法的研究,在分层控制和主从控制的基础上,提出两者相结合的协调控制方法,将系统划分为底层控制层和中央管理层,底层控制层引入下垂控制对各单元变换器进行控制,控制方法由中央管理层确定,中央管理层根据各接口单元状态进行分析并下发控制指令。不同运行工况下各变换器间协调配合,共同维持直流母线电压稳定以及系统功率平衡。设计并搭建能量路由器硬件平台,以TMS320C6747为主控芯片,FPGA为辅助芯片,TMS320C6747用于算法实现,FPGA完成ADC采集、PWM信号输出等功能,对交直流采样电路、过流过压保护电路、驱动电路等主要电路进行设计;软件部分主控程序采用循环和中断实现各控制目标,各端口设计SVPWM算法、PI控制算法等程序。在硬件平台上进行了能量路由器系统离网运行模式和并网运行模式实验,实验结果表明,离网运行状态下储能单元可以稳定进行充放电控制,光伏单元能根据环境的改变及时追踪新的MPP,其稳定性和动态性都满足设计要求;并网运行状态下进行5k VA功率运行测试,并网电流频率相位与电网电压基本相同,并网电流总谐波畸变率为4.32%,符合国家标准。输出电压有效值为220.1V,功率为4.62KW,系统转换效率为95.3%,符合设计要求。引入下垂控制后能明显改善直流母线电压超调量与调节时间,实验结果表明,本文所提各变换器控制方法与稳压协调控制策略能很好的维持母线电压稳定与系统功率平衡。