在航天领域,微小卫星被越来越多的研究者所重视,其中承担着为卫星各模块提供高质量电能作用的电源模块显得尤为重要。由于电源模块的质量在小卫星中的占比较高,因此有必要对提高电源模块的功率密度进行研究。在太阳能-蓄电池结构电源中,由于蓄电池充电调节器输入端为母线,故希望其输入电流纹波尽量小进而避免对母线电流质量的负面影响。因此,本文的主要研究内容为:选择并改进蓄电池充电调节器拓扑、提高拓扑的功率密度、降低系统的电流纹波,并通过控制器的设计保证系统的稳定性和快速性。在选择蓄电池充电调节器拓扑时,本文考虑了诸多输入电流连续的高阶DC-DC降压变换器,其中由于四阶Superbuck变换器具有输入电流连续且可通过参数的合理设计使其不存在右半平面零点的特点,因此选择Superbuck变换器作为本文研究的拓扑。然而Superbuck拓扑存在两个电感,该特点对于系统的功率密度不利,为了提高系统的功率密度并进一步减小电流纹波可以采用将拓扑两电感耦合的方式,然而双电感耦合拓扑的零纹波条件与右半平面零点限制条件难以同时满足,因此限制了其输入电流纹波的减小。为了使电路实现零纹波条件而又避免右半平面零点的出现,本文提出了增加耦合支路的磁集成Superbuck拓扑,该拓扑利用磁集成技术保证了系统的高功率密度,且耦合支路的加入使得拓扑能在满足零纹波条件的情况下不引入右半平面零点,进而减小了电路的输入电流纹波。在控制器选择上,本文兼顾系统稳定性和快速性同时亦考虑了控制器的高可靠性。由于传统线性控制根据固定工作点设计,其稳定性和可靠性虽然较高但快速性较低,因此本文在线性控制的基础上增加了非线性控制环节,利用线性-非线性协同控制,通过合理的参数设计,实现在动态过程中提高系统的快速性,在稳态过程中保证系统的稳定性,进而提高控制器性能。本文对传统Superbuck拓扑及新型Superbuck拓扑均进行了建模分析,并在其模型基础上,进行了最优参数设计及线性控制器设计。通过对三种拓扑的稳态及动态仿真,验证了新型Superbuck拓扑在动态性能及稳态性能上的优势。此外,通过对新型磁集成Superbuck变换器在线性控制、线性-非线性协同控制状态下分别进行仿真分析及实物验证,证明了通过在线性控制基础上加入非线性控制环节能有效提高系统的动态性能。