能源互联网作为未来能源交互的理想模型,能够很好地适应分布式能源与储能设备的大规模接入,以电能为主体,具有分布式、信息化、智能化等特点。电能路由器作为能源互联网中的核心设备,承担着各“源—网—储—荷”互联、电能质量监控、电能智能调度、故障维护与管理等多项功能,是能量与信息的综合体。近年来,电能路由器在学术界与工业界均受到了广泛关注,研究人员从不同角度对其进行了诠释,如功能定义、硬件设计、算法设计等。论文借鉴互联网分层设计的成功经验,采用自下而上的方法将电能路由器的设计分为三层。在物理层实现能量流与信息流的深度融合和统一;在链路层完成数据的封装与可靠传输,并对内部功率流进行分配和管理;在网络层让信息流服务于能量流,并最终实现电能局域网中灵活、高效、智能的能量调度。论文从电能路由器的两大核心技术——通信技术与电力电子技术入手,以全新的视角解构了电力电子变换器,首次提出其与通信系统的相似性和统一性,并在此基础上,提出了基于电力电子变换器的能量——信息一体化技术。论文研究了该技术的具体实施方法,并提出了优化调制原理和方法,从而完成了电能路由器物理层设计。在链路层,论文对数据帧结构进行了定义,实现了数据封装与差错检验,同时对电能路由器内部功率分配方式进行了阐述。最后,在对电能路由器网络层的功率传输模式、转发结构等进行讨论后,提出了基于图论的电能路由算法,实现了网络层的能量调度,从而完成电能路由器的全部三层设计。首先,论文对通信技术与电力电子技术进行了深入研究与对比,揭示了两者共同的本质和相似的工作原理,从而对电力电子变换器进行了解构,并从调制解调理论入手,对变换器工作原理进行了深入分析,在此基础上提出了能量——信息一体化技术,给出了功率/数据单载波调制和功率/数据双载波调制两种具体实现方法,并对其特性进行了分析。其次,论文结合实际变换器,对论文所提出的两种能量——信息一体化方法进行了进一步的分析与实验验证,同时,引入了扩频调制、正交频分复用等调制技术,优化了变换器的电能变换和通信性能,并给出了原理分析和实验验证。接着,论文对电能路由器的物理层进行了能量——信息一体化设计,包括硬件结构、接口电路设计与工作模态分析、信道建模等。此外,在链路层,给出了数据帧格式定义和电能路由器内部功率分配方式。在此基础上,设计并搭建了电能路由器样机,进行了实验验证。最后,对电能路由器网络层进行设计,通过类比互联网,提出了基于图论的电能路由算法,分别针对重载、轻载等情况进行了算法优化,并基于MATLAB和电能路由器样机系统对算法进行了案例分析与实验验证。