目前,离子电推进技术是一种最先进、最具有发展前景的航天推进技术,随着我国大功率离子电推进技术的快速发展,离子推进器电源处理单元(Power Processing Unit,PPU)的功率等级也越来越高,高效、高功能密度成为未来PPU发展的方向。因为其具有高比冲的特点,离子电推进能够有效减少推进剂工质的体积与质量,成为卫星先进性能的一个重要指标参数。屏栅电源作为电处理单元的核心部分,进行屏栅电源的优化控制是设计高效大功率离子PPU的关键。但是,目前针对屏栅电源DC/DC变换技术的研究存在着动态性能较差且系统的鲁棒性差的问题,进行屏栅电源控制策略的研究对我国大功率离子电推进技术的发展具有重要意义。论文主要研究如下:(1)论文在分析离子推力器屏栅电源系统结构和工作特点的基础上,介绍国内外屏栅电源的应用状况,根据最新屏栅电源实际应用状况,将屏栅电源DC/DC变换的控制技术发展需求进行了阐述,根据屏栅电源DC/DC变换器在实际应用中多工况与满足宽范围输出电压的技术需求,提出一种基于双模式控制方法的屏栅电源,对卫星深空探测与姿态调整领域所需要的多工况需求具有一定的实际意义。(2)针对应用需求,进行新型混合双H桥屏栅电源DC/DC拓扑结构设计,分析DC/DC变换器分别在串联(Phase-Shift)模式和并联(PWM)双模式控制的工作原理,根据应用场合的功能要求和性能指标进行两种工作模式切换,将轻载下并联模式的效率优势和重载下串联模式的优势结合,在系统内达到最优;主要从输入滤波电感与电容设计、功率管和快速恢复整流二极管的选型等设计屏栅电源DC/DC主电路的参数。在此基础上建立了新型屏栅电源混合双H桥的小信号模型。(3)针对新型混合双H桥拓扑的屏栅电源DC/DC全桥变换器中负载变化对输出电压影响的问题,首先,通过经典的电压电流双闭环PID控制策略研究,并对系统进行仿真实验验证控制方法的正确性;其次,提出一种改进的滑模变结构控制方法,该方法将经典的线性电压电流双闭环系统控制策略与滑模控制策略(SMC)结合,基于等效控制律和切换控制率改进的滑模控制策略,从而构成完整的滑模控制律,通过Matlab/Simulink仿真平台将改进的滑模控制方法与传统双闭环PID控制方法做对比,为进一步验证,进行异常工况下的干扰实验,以及两种工作模式下切换仿真实验,结果表明采用改进的滑模控制具有良好的动态性能和较强的鲁棒性能。最后,在实验室搭建一台实物样机,在主电路参数设计满足屏栅电源设计指标的基础上,利用样机实验平台与Matlab/Simulink协同实验分析,实验结果与理论值基本一致,验证了文中提出的控制策略的正确性,进一步验证本文双模式控制下的屏栅电源DC/DC变换器电压能够宽范围输出,且系统具有较好的鲁棒性和良好的动态品质。