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随着新能源技术的不断发展,能源互联网成为国内外研究的新一代能源系统,能够很好地满足分布式发电和能量多方向流动的需求。双向AC/DC变换器作为能源互联网硬件基础——能源路由器的核心组件,在系统稳定运行与能量合理调配方面有重要作用。目前针对双向AC/DC变换器的多模态控制及提高滤波性能、改善电能质量方面的研究尚不全面。本文基于家庭能源路由器的应用背景,对双向AC/DC变换器进行了硬件设计与多模态控制策略研究,并在此基础上进行有源功率解耦技术的研究。首先,基于家庭能源路由器的应用背景,对双向AC/DC变换器进行功能与电路分析。提出一种家庭能源路由器架构,由功率网络、通信网络及控制网络组成,明确其基本功能并设计能量分层协调控制策略。对双向AC/DC变换器的特性与主要功能进行分析,设计并网逆变、并网整流和离网逆变三种运行模态,选择单相全桥拓扑作为主拓扑,分析其工作原理和工作的模态。其次,对双向AC/DC变换器进行电路设计,并搭建1k W双向AC/DC变换器硬件平台。根据双向AC/DC变换器的性能与指标要求,采用Si C MOSFET搭建功率电路,并进行交流电感与直流电容的计算与选型;设计驱动电路、反馈控制电路和EMI滤波电路,完成硬件平台搭建与调试,并进行双向AC/DC变换器调试与功能测试。然后,对双向AC/DC变换器的多模态控制策略进行研究。建立双向AC/DC变换器平均模型与交流小信号模型,并在同步旋转坐标系下推导出dq解耦控制策略;设计电流内环补偿器,以提高系统的抗扰能力与动态性能;结合能源路由器的工作情况和双向AC/DC变换器的主要功能,设计双向AC/DC变换器多种模态下的控制策略,并对整体的控制结构进行设计。最后,对双向AC/DC变换器的有源功率解耦技术进行研究。进行双向AC/DC变换器功率流的分析,选择电容储能型Buck辅助电路作为独立的功率解耦电路,分析其工作原理并进行关键储能器件的储能分析与参数设计,提出纹波电流补偿控制策略并设计控制系统,通过仿真验证功率解耦方法的有效性。本课题的研究对双向AC/DC变换器在家庭能源路由器中的作用、高性能控制策略以及高功率密度的实现具有重要意义。