随着人们对海洋开发和研究的深入，许多海洋探测和监测设备需要被布放在海洋中，而如何解决这些海洋仪器设备长期性的供电问题，正是目前海洋探测和监测走向更深远发展的最大阻力。但是，海洋本身就拥有着极为丰富的能量来源，因地制宜地利用海洋可再生能源发电，并对电能进行有效的存储及合理的管理与利用，是为解决海洋仪器供电的重要途径。　　本文首先结合海洋能发电的特点，以及海洋仪器设备用电的特点，针对小功率海洋能独立发电系统的自供电运行、电能收集方法、能量管理与控制技术，以及延长储能设备的使用寿命等方面进行研究，设计了用于能量收集与电能管理的电力变换系统，系统采用了超级电容器与蓄电池的混合储能方案。能量收集部分通过本文所提出的一种自供电直流变换器实现，该变换器一方面能用于进行能量收集，另一方面提高了系统中的控制器供电的可靠性。自供电直流变换器将收集到的能量先储存在超级电容器中，超级电容器作为一级储能装置承担了电能收集与利用的角色，并改善作为第二级储能装置的蓄电池的充放电环境。电能管理部分通过Boost变换器和双向Buck/Boost变换器实现超级电容器与蓄电池混合储能的能量管理方案。　　提出了一种基于超级电容器和蓄电池SOC的规则能量管理方案，然后对系统的各个控制环节进行了相应的控制器设计，能量收集控制部分设计了采用占空比扰动观测法的MPPT控制策略，和设计了功率分段投切与过压滞环控制的卸荷控制策略;电能管理控制部分针对超级电容器和蓄电池都是通过Boost变换器的形式放电维持直流母线电压稳定的特点，通过对Boost变换器进行建模分析，设计了双闭环的控制策略，其中超级电容器的放电控制还引入了功率前馈控制;针对蓄电池采用两阶段的充电方案，对Buck变换器进行建模分析，并设计了带限幅环节的双闭环控制策略，以实现电池两阶段的充电目标。　　针对电力变换系统的硬件和软件方案进行了探讨和设计，硬件方面对功率电路的参数进行了设计，和对控制系统中的辅助电源电路、隔离驱动电路、电压电流检测与调理电路、过压过流保护电路等进行了设计;软件方面以TMS320F28335为核心控制器，设计了前级能量收集变换器的主程序和ADC中断子程序，以及后级电能管理变换器的主程序和定时器中断子程序。　　最后分别搭建了MATLAB/Simulink仿真平台和硬件调试实验平台，仿真和实验结果验证了控制策略正确性和有效性。