随着世界能源需求的不断增长,能源供需矛盾逐渐恶化,新型能源得以发展,而大量的分布式能源接入电力系统势必会改变传统电力系统的结构和运行模式,在此基础上,能源互联网技术应运而生。能源路由器作为能源互联网架构下的关键节点,是实现能源互联,适应能源转型的核心设备,肩负着能量控制,信息处理,个性化能源使用等功能,对于未来电网的转型升级意义非凡。而常用的家用能源路由器,存在直流母线电压稳定性较差,能量反向流动时,网侧电流的畸变率会过大等缺陷,会污染电网。鉴于此,本文以家用能源路由器及其核心器件固态变压器为研究对象,从固态变压器的拓扑结构、整流级、中间级和逆变级的控制策略入手,通过三级电路级联仿真,获取能量正反向流动时家用能源器输出电压电流的波形,验证本文所提控制的优越性及设计家用能源路由器拓扑的合理性。具体贡献如下:(1)家用能源路由器中固态变压器的拓扑结构。从固态变压器的三级式电路结构出发,分别选择单相全桥PWM整流电路、双有源桥电路、单相逆变电路,设计出固态变压器的整体拓扑结构,给出家用能源路由器原理图,建立三级电路的数学模型。(2)固态变压器整流级模糊自适应控制策略。针对传统控制策略中存在输出电压不稳定,负载变换时电压波动过大等问题,将模糊控制的思想引入传统控制中,提出基于双闭环控制的模糊自适应控制策略,可以在一定程度上加快单相PWM整流器的电压响应速度,减少负载波动时输出电压的波动,实现整流逆变时都工作于单位功率因数下,且控制策略符合家用能源路由器能量双向传输的要求。(3)固态变压器中间级基于电压单环的单移相控制策略。通过分析单移相控制的工作特性和中间级由输入到输出和由控制到输出的传递函数特点,进行基于电压单环的单移相控制的闭环设计,实现中间级电路能量的双向流动。(4)固态变压器逆变级基于虚拟坐标变换的dq解耦控制策略。针对逆变级在PI控制下系统存在稳态误差的问题,借鉴三相电路的控制方法,采用基于虚拟坐标变换的dq解耦控制,给出逆变级旋转坐标系之间的矢量关系,从而降低系统的稳态误差。最后通过搭建家用能源路由器仿真模型,将三级电路级联仿真,获取能量正反向流动时家用能源器输出电压电流的波形,验证了本文所提控制的优越性及本文所设计家用能源路由器拓扑的合理性。