现代社会经济发展使得配电系统面临着前所未有的多样化发展态势,交流配电网表现出一系列的弊端,直流配电技术能有效解决配电系统面临的挑战,因此开展直流配电系统的构建及稳态电压控制研究具有重要意义。目前的研究主要集中于直流配电系统的低压领域,本文围绕多级直流配电系统,依次对直流配电系统的拓扑结构、稳态建模以及电压控制进行研究工作。首先本文分析了直流配电系统构建的约束条件及其基本结构模式,然后提出了一种包含多电压等级的分层分区直流配电系统拓扑结构,可作为未来配电网络的一种可能形态,有效解决未来配电系统所面临的一系列挑战。提出一种应用于数据中心的低压直流配电系统方案,选取两个算例对所提出的直流供电方案进行了仿真,结果表明所提出的直流供电方案在数据中心正常运行、主电源退出以及发生短路故障时可以始终保证直流母线电压的稳定,同时可以实现与现有交流系统的协调供电。其次本文结合直流配电系统主要元件已有的数学模型,建立了直流配电系统的稳态数学模型,模型涵盖了VSC的主从控制和下垂控制,同时也包含直流变压器的控制,使得稳态数学模型适用性更广,利用统一迭代法对模型进行了潮流计算,结果表明不同控制模式下直流配电系统各节点电压均在合理范围内,证明了所建立稳态数学模型的有效性和可靠性,为直流配电系统的稳态电压控制打下良好基础。最后本文分析了直流配电系统两类电压波动,重点研究了直流配电系统主从控制下发生的扰动型直流电压波动,应用PSCAD仿真了交直流功率交换量波动、分布式电源出力波动、负荷投切三种因素对直流电压波动的影响,最后探讨了从改进AC/DC变换器控制环路、改进直流配电系统的协同控制方法、协调分布式电源出力或者调节可控负荷三方面来抑制直流母线电压波动的方法。