随着多电飞机（MEA）电力系统技术的发展,飞机系统中二次能源逐渐统一为电能。用电设备功率等级的差异较大,且种类越来越多,导致系统功率呈现脉动特性。为了满足脉动功率的需求,发电机额定功率设计需要满足脉动功率的峰值功率需求,导致发电机的功率等级高、重量重、体积大。发电机峰值功率工作时间仅占飞行周期较小部分,发电机长时间低功率运行,导致运行效率低。同时,功率脉动会造成发电机轴的机械损坏,影响电力系统可靠性。因此,采用储能系统平抑功率脉动,使发电机保持平均功率输出,降低发电机的功率等级,提高运行效率。储能系统不仅可以吸收回馈能量、提供瞬态功率,减少燃油消耗和废气排放;还可以参与系统功率的需求响应,提高电力系统的可靠性、稳定性和电能质量。本文以锂电池和超级电容组成的混合储能系统（HESS）为研究对象,针对应用HESS平抑脉动功率时面临的高功率密度配置、功率分配和系统控制等问题展开了讨论和研究。首先,针对储能系统配置结果在满足脉动功率需求时存在大量冗余的问题,提出了等效时间常数的概念,量化了储能介质单体和脉动功率的特性,通过对比脉动功率与储能介质单体的等效时间常数,选取合适的储能系统类型。由于相同类型储能介质的单体种类不同,其参数存在一定的差异,导致不同单体组合配置的结果同样存在差异。为了进一步提高HESS的功率密度,基于储能介质的Ragone图提出了矢量合成的方法,建立了脉动功率与储能介质单体功率密度和能量密度之间的关系。在能量和功率约束的前提下,通过复平面计算法计算HESS的配置重量,并以配置重量最轻的锂电池和超级电容单体作为高功率密度最优单体组合。其次,在HESS高功率密度配置的最优单体组合的基础上,以充分利用储能介质的优势为功率分配目标,对脉动功率进行频率分配。将低频功率分配给锂电池,发挥其能量优势,高频功率分配给超级电容,发挥其功率优势。为了避免任意截止频率的分配结果中低频功率含有高频分量和高频功率含有低频分量,导致功率特性与储能介质单体特性差异,提出了基于储能介质频率特性的截止频率选取方法。针对小波变换功率分配方法中小波基的选取和分解层数的问题,提出了互相关系数之和的概念,并采用储能介质频率特性选取分解层数。对比低通滤波和小波变换的功率分配结果,可发现小波变换的功率分配结果与储能介质单体的特性更加一致,能够更好地发挥储能系统的特性。然后,采用虚拟阻抗控制实现脉动功率的频率分配,针对虚拟电阻下垂控制（VRDC）引起输出电压偏差的问题,本文提出了输出电压的二次电压补偿（SVC）控制。并通过对控制框图的化简,设计SVC环路控制器参数。针对虚拟电容下垂控制（VCDC）引起的超级电容端电压越限的问题,提出了超级电容端电压的SVC控制,并通过主导极点的方法对传递函数进行化简,在保证瞬态功率响应的建立时间与设计值相同的前提下,对SVC环路控制器的参数进行设计。通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。最后,采用多组HESS并联,分摊系统功率需求,提高系统的可靠性。HESS内部功率分配可采用虚拟阻抗控制,针对多组HESS之间的状态一致性问题,提出基于一致性控制理论的分布式协同控制。VRDC的一致性控制,实现锂电池变换器的电感电流均流和输出电压偏差补偿。VCDC的一致性控制,实现超级电容端电压的动态响应恢复和多组端电压的平均值控制,可避免较低的端电压影响VCDC变换器的瞬态功率输出能力。通过建立系统小信号模型,证明了多组HESS运行的稳定性。仅与相邻单元交互状态信息的分布式协同控制,还可实现HESS单元的热插拔。