近年来,新能源技术和储能技术得以快速发展,传统的单一集中式发电方式正逐渐转向为以集中式为主、分布式为辅的发电方式,集中式发电和分布式发电并存使得电能的流动方式也随之改变,电能由单向流动转变为多向流动,电网中的能量流向、管理和控制变得愈加复杂。因此,未来电网不仅要满足对电网电能控制的复杂性,而且要具备电能多向流动的要求。能源互联网是建立在智能电网的前提上,引入智能型分布式网络技术,实现了各个分布式发电系统之间的能量和信息双向流动,提供一个能源相互交换以及网络互享的平台,以便于大规模可再生能源能够安全接入电网和被电力系统高效利用,将微网、智能小区等作为自治单元,形成一种多个能量单元自下而上的相互连接的架构。能量路由系统是能源互联网概念衍生出来的产物,是能源互联网中管理可再生能源的关键设备,能够保证系统中的能量多向、灵活的传输,促使能量流动具有安全、合理、实时的特性,可再生能源能被最大、高效的利用以及可靠地运行。本文首先对能量路由系统的拓扑结构进行分类、筛选和对比,提出一种基于直流母线的拓扑结构,并给出了相应的主电路图以及电力电子变换器组成形式。接着,对系统中的关键器件参数设计,根据设计要求选取折衷的方案,给出了相应的计算公式。接着,对家用式能量路由系统的控制进行了分析和研究,包括系统运行模式和控制方法,由于考虑光照强度、储能电池状态以及负载需求等等诸多因素,系统存在多种运行模式,提出一套有效的能量管理策略,有效地控制了系统中的能量流动,合理利用新能源产生的电能,协调管理多种工作模式,保证系统稳定可靠的运行。搭建了系统仿真平台,验证了本文提出的能量管理策略的有效性和可行性。最后,研究和分析了能量路由系统的大信号稳定性。将能量路由系统的源变换器分类成母线电压控制变换器(Bus Voltage Controlled Converters,BVCCs)和母线电流控制变换器(Bus Current Controlled Converters,BCCCs),并进行合理简化,得到能量路由系统某种工作模式下的大信号简化模型,通过仿真验证大信号模型的有效性。基于混合势函数理论对系统推导出在大信号干扰条件下稳定运行的充分条件,也就是系统的大信号稳定判据。此外,根据大信号稳定判据得到关键参数的稳定边界,系统中的关键器件参数和控制参数得到了有效的优化。通过仿真和实验结果表明了本文大信号稳定性分析的正确性。本文针对能量路由系统及其稳定性分析方法展开研究,并根据稳定性分析结果进行参数设计优化。为家用式能量路由系统的整体设计和关键参数的选择提供了指导。