航天器电源控制器（PCU）的架构与控制方式是决定航天器电源系统性能的重要因素，而电源控制器经过多年的研究与发展，已经形成了许多成熟的架构，并应用于已发射的各种不同用途的卫星中。近年来，对一体化电源控制器的研究越来越多，这样的电源控制器拥有控制集中，动态响应快，体积小，功率密度大等优点。本课题设计一种非隔离三端口DC-DC变换器及其控制方案，以得到可以实现电源控制器工作要求和具有较好性能的一体化电源控制器。本文通过研究和比较各种隔离和非隔离的三端口DC-DC变换器，最终选择了一种非隔离的基于双电感Boost和双向双电感Buck拓扑的变换器，并且拓扑中不含耦合电感。通过分析非隔离三端口DC-DC变换器的工作状态，确定了主功率拓扑的参数；通过小信号分析，建立了各个端口的模型；针对卫星电源的实际工作状况，设计了合理的工作方式和能量管理方案；为保证变换器在各种工作方式下都具有较高的稳定性和动态响应特性，采用双环控制作为控制方式，并且计算验证了所设计的补偿网络参数。通过仿真分析，验证所提出方案的可行性，并且调整相关参数以满足设计要求。通过搭建实际电路，验证了设计方案的可行性与可靠性等优点，对于航天器电源的优化具有重要意义。本课题所提出的非隔离三端口DC-DC变换器，采用拓扑合并技术，以减小元件数量和整体体积。通过设计合理的工作方式和控制方式，得到一套体积小、功能完善的一体化电源控制器，整个系统工作状态稳定，性能良好。