随着科技的发展,能源和环境的问题越来越被人们所重视,大力发展风能和太阳能等可再生能源已经成为全球共识。如今,许多国家都在致力于全球能源互联网的建设,而能源路由器作为能源互联网中的关键节点设备更是至关重要。储能系统做为能源路由器实现能量调配的关键,起到对能量削峰填谷等作用,因此研究混合储能系统的拓扑结构,控制策略,以及效率优化策略等关键技术具有重要意义。本文以家庭能源路由器为背景,对应用于混合储能系统的功率变换器的拓扑结构进行了设计与改进,并根据储能系统在工作中出现的问题设计了控制方法,进行闭环控制,提升了系统的工作效率。首先,根据家庭能源路由器应用场合的要求,对混合储能系统功率变换器进行研究。研究了一种具有交错并联结构的三端口双向DC/DC功率变换器,建立了简化等效模型,同时确定了移相控制的控制方式,并对功率传输进行定量计算;对低压侧交错并联全桥电路的工作原理和工作过程进行了详细的分析,确定各工作时刻的电流走向,为硬件设计奠定理论基础;对拓扑结构进行了仿真验证。其次,对拓扑结构的工作性能和功率密度进行优化,研究了一种基于交错并联耦合电感的三端口功率变换器。使用耦合电感代替交错并联电感减小了感性元件的体积增加了系统的功率密度,同时研究了电感耦合状态和耦合系数对电路影响,对低压侧的交错并联耦合全桥电路进行了建模,并分析了各个时刻的等效电感量对电路动态响应速率和输入电流纹波的影响,最后根据端口性能需求设计了合适耦合电感。降低蓄电池端口的输入电流纹波,增加了超级电容端口的动态响应速率,提升了混合储能系统的使用寿命和动态性能,并对拓扑结构进行了仿真验证。然后,针对超级电容的电压会随着充放电变化而影响系统工作效率的问题,研究了一种效率优化控制策略。根据拓扑结构低压侧电路的升压功能可以控制变压器端口电压方波的原理,设计了基于端口电压占空比动态控制的优化策略。实现了端口间的功率解耦和功率传输、直流母线电压的稳定输入,同时开关管电流应力和系统工作效率得到了优化,增大了系统的功率传输范围。最后对控制策略进行了仿真验证。最后,建立了混合储能系统交错并联耦合型三端口功率变换器的硬件试验平台。通过硬件试验对本文所提出的拓扑结构的工作原理,工作特性和效率优化控制策略进行了实验验证。