电能路由器融合了信息流和能量流,可以智能地控制新能源发电设备和分布式储能设备的接入和退出,对电网能量流动进行统筹规划和控制。随着越来越多的家用小型新能源发电设备、储能设备和电动汽车接入电网,电能路由器在电网中的作用日益突出。本文研究并设计用于家庭电能路由器中的PWM变流模块。首先分析单相PWM整流器拓扑结构、控制策略以及单相锁相环技术,并根据应用背景选择合适的拓扑结构。推导出单相PWM整流器电流环模型和电压环模型。在此基础上针对瞬态电流PI控制策略中PI参数取值范围的研究空缺,根据电流环离散系统的稳定性推导出PI控制器参数的可取范围和电流环带宽范围,并根据参数范围设计出瞬态电流PI控制器。针对瞬态电流控制策略存在稳态误差的问题,提出了一种瞬态电流PI控制和自适应前馈控制共同控制策略。该策略在瞬态电流PI控制的基础上引入自适应前馈控制,弥补了瞬态电流PI控制在系统设计带宽较窄、电感参数不准确或者变动情况下存在稳态误差的缺点。仿真结果证明该策略能够自适应的收敛到电感参数,最终实现无差控制。此外,常规的电流控制策略多采用电网电压前馈的方法消除扰动,针对现有电网电压前馈控制滞后、误差较大的缺点,文中提出一种电网电压记录预测法,并通过实验验证了其精度优势。同时针对SOGI-PLL锁相环存在的稳定性问题,通过修改其正交信号发生器谐振频率参考点提高锁相环稳定性,并对改进后的SOGI-PLL离散化并给出程序实现方法。最后根据家庭电能路由器中PWM变流模块的应用背景,设计了硬件电路,根据控制策略设计PWM变流模块的程序,从而完成了整个PWM变流模块的设计和实现。