随着可再生能源发电的飞速发展以及新兴负荷的出现,电力网络结构变得越来越复杂。为应对电能需求复杂且多样的现状,各国专家提出构建能源互联网的理念。而为实现能源互联网的架构,就需对各能源网络的衔接设备进行研究。本文对其关键设备——能量路由器进行研究,通过对其拓扑结构、接口控制策略以及能量管理策略研究设计,使能量路由器系统能够安全稳定的运行。本文采用一种双向能量路由器拓扑结构,首先对其拓扑结构进行详细研究。该拓扑结构直流侧端口储能处电力电子变换器采用隔离型双向全桥DC/DC斩波器,实现能量的双向流动;交流侧端口采用三相桥式逆变器,为交流接口输出三相工频电能。本文详细分析各端口变换器的工作原理以及控制方式,并对其数学模型进行推导。针对能量路由器交流接口电力电子变换器,引入虚拟同步发电机控制(Virtual Synchronous Generator,VSG)。通过列写同步发电机数学模型,类比设计VSG控制的本体控制算法,并对其关键参数进行分析。在此基础上设计相应的虚拟调速器与虚拟励磁器,完善控制算法,使交流接口逆变器拥有惯性与阻尼特性并能够参与系统调压与调频。而后在VSG算法基础上,提出一种全阶滑模控制环路,增强系统的稳定性与鲁棒性。仿真结果表明,相比于下垂控制,VSG控制的频率支撑性能更优;相较于传统PI环路,滑模控制的输出具有更高的电能质量,且动态性能良好。为了维持直流端口的稳定运行,本文引入直流虚拟电机控制对储能接口处DC/DC斩波器进行控制。通过列写直流电机的数学模型,类比设计出虚拟直流电机的本体控制算法,并设计相应的电压、电流环路,以达到稳定直流母线电压的控制目标。通过与直流侧下垂控制算法的仿真对比分析可知,直流虚拟电机控制算法使直流母线电压具有惯性特性,具有较强的扰动抑制能力,有利于电力系统的安全运行。最后,本文对能量路由器系统直流端口能量管理策略进行研究。该策略以光伏发电系统为主要输出模块,风力发电系统为辅助发电模块,由储能系统平抑功率波动,实现各分布式电源输出能量的有序分配。仿真结果验证了该策略的正确性与有效性。