利用双向直流变换器作为电池的充放电模块来代替电池放电模块、电池充电模块会使得电源整体的体积、质量减小，功率密度提高。空间电源对其稳定性，功率密度，效率，电流纹波等许多指标都有很严格的要求，为此本文对比了诸多双向直流变换器，最终选定双向Super Boost变换器作为电池充放电变换器的主拓扑。为了进一步提高模块的功率密度，减小模块的体积与质量。在双向直流变换器的电池侧加入纹波抵消电路并将电路中的两个主电感耦合在一起。纹波抵消电路的加入减小了电池侧电流纹波，也就减小了电池侧的滤波器的大小；耦合电感的加入减小了母线电压纹波，优化了电感电流波形。通过仿真以及实验验证了纹波抵消电路在电池充电过程和放电过程的作用以及不同电感耦合系数对电路的影响。对前面所确定的主拓扑电路参数利用状态空间平均法对其进行了建模，并对得到的输出电压对占空比的传递函数进行了分析。对整个拓扑进行了交流小信号分析仿真，利用解耦快速缓慢子系统的方法对原高阶电路进行了化简，并对化简之后的等效电路进行了建模。对等效电路进行建模得到的开环传递函数并进行了频率分析，并对此设计了相应的PI补偿电路，使系统具有较好的稳定性，以及较好的动态响应。对前面主电路以及控制电路的设计进行了实验验证，在实验过程中进一步优化电路的参数，并对双向直流变换器的效率进行了测试。通过仿真与实验均验证了双向直流变换器可以全功率，全范围稳定的工作。对电池电流纹波，保护电路，效率进行了测试，所测各项指标满足最初的设计要求。