航天器电源系统由太阳能光伏电池、储能电池和用电负载三部分构成,采用集成三端口变换器(Three-Port Converter,TPC)代替多个两端口变换器,可以有效提高电源系统密度、减少功率变换级数,从而提高系统的能效。此外,以TPC为基本功率单元构建模块化、分布式、可扩展的航天器电源系统,是提升航天器电源系统功率容量和可靠性的重要途径,而如何实现多TPC模块的功率控制是其中需要解决的重要问题。本文研究了一种基于非隔离双向Buck/Boost变换器与非对称双有源桥变换器集成结构的非隔离TPC拓扑结构,通过PWM加移相调制策略实现TPC各端口的解耦控制。文中详细分析了该TPC的工作原理、功率传输特性和软开关特性等,阐述了参数设计考虑因素,通过500W实验样机验证了理论分析的正确性和控制策略的可行性。在此基础上,研究了基于TPC的分布式三端口输出并联供电系统架构及其功率策略,通过多个分布式子系统的并联分担关键负载功率并提高关键负载供电可靠性。文章详细分析了系统运行状态和控制需求,对基于下垂法实现TPC输出并联系统的均流控制方案进行了详细的分析,通过两台TPC并联实验验证了理论分析的正确性。进一步,针对大型航天器对空间分布式电源系统可扩展性的要求,研究了一种基于模块化TPC的分布式直流供电系统架构,分析了电源系统对各子系统中光伏电源功率利用率与各储能蓄电池模块荷电状态平衡的需求,研究了一种能够同时兼顾各光伏源和蓄电池的能量状态的输出功率控制策略,将光伏端和蓄电池端的电压信息引入到下垂系数中,最大化的利用光伏源的能量,同时使各蓄电池荷电状态平衡,提高了系统运行的可靠性与稳定性,实现不同工况下各个端口功率的优化管理与分配。通过对两台TPC组成的系统进行了验证,实验结果证明了理论分析的正确性和所研究方案的有效性。