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在传统航天器工程中,电源系统通常采用模拟控制的集中式架构。随着空间技术的发展,大型航天器平台和有效载荷的功率需求越来越大,分布式电源系统已经成为发展趋势。在分布式电源系统控制方式上,数字控制技术能够极大地提高电源系统的灵活性、智能化程度和综合性能,可实现变换器功能软件定义,其智能化、柔性化的特点非常适合分布式电源系统的发展需求,是航天器电源控制技术重要的发展方向。现代航天器上集成电路负载的增多,对动态性能要求也越来越高,尤其是以大功率合成孔径雷达卫星为代表的脉冲功率航天器,对电源系统的动态性能和抗干扰性能要求更是严苛。由于航天器电源处理器选用受到抗辐照等空间环境限制,影响了产品动态性能的提升。因此,研究如何在降低算法复杂度的同时提升系统动态响应速度,对数字控制技术在航天器的应用是十分必要的。本文的研究目标是提出航天器数字控制分布式电源系统架构,在此基础上,研究高动态性能数字控制方法,在降低算法复杂度的同时提升电源系统动态响应性能。针对航天器对电源系统的需求特点,提出了一种采用数字控制、可软件定义的航天器分布式电源系统,通过软件定义,在系统架构中复用太阳电池阵功率调节器和蓄电池充放电调节器,同时可实现太阳电池阵最大功率点跟踪控制、蓄电池本地化充电控制与放电控制。实现了系统柔性适配,设备弹性接入。针对合成孔径雷达卫星分布式脉冲电源系统的应用,提出了一种两域高动态控制方法,在数字控制环之外设计了滞环控制,有效提升了其动态性能,通过实验验证了控制方法的正确性。针对工作于连续电流模式的航天器一次电源,研究了数字预测电流模式控制的电流跟踪延迟效应及其消除方法。分析了基于线性外推法和状态电流预测法的数字预测电流模式控制下变换器的电流跟踪延迟效应,将电流跟踪延迟传递函数等效为变换器右半平面零点的迁移,通过补偿参数的修正提升了系统带宽。提出了占空比限制法和占空比扩展法两种新型控制策略,通过仿真和实验验证了方法的正确性,消除了由电流跟踪延迟引起的瞬态响应和稳定性问题,在降低算法复杂度的同时,有效提升了输出电压的瞬态响应速度。针对工作于不连续电流模式的航天器二次电源,采用了基于电流观测器的电荷平衡数字控制方法,设计了电流观测器和控制器;基于输出电容电荷平衡的原理,提高输出电压的动态响应速度;从频域的角度对系统开环和闭环稳定性进行了深入分析,研究了各类寄生参数对系统的影响,并提出一种衰减的电流模型,通过引入合适的增益,消除了寄生参数效应对系统的影响,提升了系统带宽和动态响应性能。为进一步提升航天器二次电源电荷平衡控制方法的动态性能,研究了微分型电压外推算法,通过模拟微分电路得到输出电压的微分,大幅简化了外推算法,在没有输出电荷的两个开关周期后进行电压外推,以估算输出电压,将电荷平衡调整时间由四个开关周期缩短到两个开关周期;建立了系统的小信号模型,并对闭环系统进行频域分析;研究了电荷阻尼及其对输出电压的影响,并利用恒定的补偿因子使影响减小,进一步提升了系统带宽和动态响应性能。