航天器供电系统是由太阳能光伏电池和储能电池构成的独立新能源供电系统。利用集成三端口变换器（Three-Port Converter,TPC）同时实现发电单元和储能单元的能量管理和功率变换,可以有效提升系统的效率、功率密度并降低系统重量。此外,受限于火箭运载能力,大型航天器或空间平台一般由多个子模块分批次发射、在轨组装而成,以实现结构/功能在轨扩展、故障模块在轨维修或更换等。因此利用多个TPC模块互联构建分布式供电系统是一种有效解决措施。首先,本文在两级式供电系统的基础上,通过开关管复用技术,研究了一种基于三开关桥臂三端口变换器,实现不同端口环路解耦控制的同时减少了开关管的数量。文中详细分析了该TPC的工作原理、输出特性、软开关特性以及功率控制策略等,并通过搭建工作频率为100k Hz、输出500W的实验样机进行验证,实验结果表明该集成TPC兼具效率和功率密度优势。此外,为了进一步提升TPC的功率密度,在提升开关频率的基础上,通过对变换器中电感和变压器等磁性器件进行磁集成设计,进一步提升变换器的功率密度。文中详细设计了变压器-能量传输电感磁集成方案和耦合电感磁集成方案,减少了磁芯的数量,并且在优化集成磁芯尺寸的同时降低了磁芯损耗。通过搭建工作频率为500k Hz、输出500W的磁集成TPC实验样机进行验证,实验结果证明了所研究的磁集成方案的可行性。最后,本文进一步利用多个TPC模块互联构建分布式供电系统,提出了一种模块化分布式供电系统架构,并研究了面向该系统的分布式能量管理策略,即通过综合利用分布式发电单元和储能单元的能量状态信息动态调节各TPC输出端口下垂系数,同时实现了各TPC所接口的分布式发电单元输出功率最大化和储能单元荷电状态平衡。通过搭建两台并联的的TPC样机进行了验证,实验结果证明了所研究的能量管理策略的有效性和可行性,为未来卫星互联、太空探测等领域提供了有效解决方案。