随着全球能源短缺和环境污染问题日益严重,新能源的开发与利用受到了世界各国的重视,于是,相关学者提出了建设全球能源互联网的构想,其目的在于输送与消纳太阳能、风能等新能源。在电网中,传统工频变压器是电能变换的重要装置,但它存在体积大等缺点,为了克服上述缺点,电力电子变压器应运而生,而能量路由器则是在电力电子变压器拓扑结构的基础上发展起来的一种电能变换装置,并且能量路由器已经成为能源互联网的核心设备。为了满足能源互联网需要接入新能源与储能装置的要求,本文以能量路由器为主要研究对象,分别对能量路由器的拓扑结构、工作原理、控制策略以及样机方案设计几个方面进行研究,主要研究内容如下:(1)分别对小水电、光伏、储能装置三个外接物理源进行数学建模,并分析了三个外接物理源的特性,为能量路由器拓扑结构的选型打下基础;对比分析了能量路由器的常见拓扑结构,并根据对比分析的结果与外接物理源的特性选定适用于本课题的能量路由器拓扑结构,该拓扑结构共设置四个端口,包括小水电输入端口、并网端口、光伏端口和储能端口;阐述了能量路由器四个端口的工作原理。(2)针对能量路由器的四个端口分别进行数学建模,由此提出适用于各端口的控制策略,给出了各端口的控制框图,通过仿真验证了所提控制策略的正确性与有效性;为了使能量路由器的各端口能够相互协同工作,提出了双层控制策略,其上层为多模态协调控制策略,下层为上述四个端口独立的控制策略,并通过仿真模拟了多端口能量路由器在多场景下的运行状态,仿真结果表明所提出的双层控制策略能够有效的对能量路由器的四个端口进行协调控制,使得直流母线电压和输出功率保持稳定。(3)详细阐述了能量路由器小型样机的设计方案,主要包括系统总体结构设计、功率子模块主电路拓扑结构设计、功率子模块主电路参数设计、控制系统硬件设计、通信方案设计、锁相与同步控制方案设计以及均流方案设计。其中,控制系统硬件设计又包括电源模块设计、AD采样模块设计、主控制器模块设计、通信模块设计、故障保护模块设计。并且对小型样机进行了仿真验证。