传统直流电源系统属于能量处理系统，用于满足不同用电设备对电能形式和电能质量的需求。随着信息时代的到来，电源系统借助通信技术，以丰富的信息流调节灵活的能量流，实现电能的合理分配和高效控制，成为消纳分布式可再生能源发电、适应负荷端直流型负载的有效解决方之一，近年来在学术与实际工程中得到了广泛的研究与应用。本文以直流电源系统中的功率变换与数据通信复合变换器为研究目标，通过对原有直流功率变换器的多目标调制和信息化改造，在硬件层面实现了能量处理系统与信息传输系统的融合与复用。从探索直流功率变换器中可用于信号调制的控制自由度入手，首次提出了将功率控制和信号调制融合的复合调制理论体系，并分析了信号调制环节的加入对传统功率控制环路的影响，建立了各种调制原理下的通信电路等效模型，研究了接收端信号调理电路设计、数据解调算法和通信协议，并且完成了所述理论在多个不同应用中的实验验证、性能评估和功能拓展。　　本研究主要内容包括：⑴对功率控制与信号调制复合控制策略的基础理论展开了研究。通过对传统功率调节原理和控制环路的分解分析，从功率调制器的两个输入环节即功率调制波和功率载波的角度出发，提出了功率调制波复合调制和功率载波复合调制两类基本复合控制方法。针对上述各类方法，围绕调制原理，频谱特性，载波形状选择和幅度控制等内容进行了详细论述。根据上述方法的特性差异，分析了非解耦方法中信号调制对功率控制环路影响，并推导了各类方法下通信电路等效模型。采用仿真和实验等方式对上述研究的各类方面进行了验证。⑵在基础调制理论的基础上，提出了在信号幅度调节、抗干扰性能、通信速率等方面提升复合变换器通信性能的方法。通过对共模相位扰动、直接序列扩频和正交频分复用等新型调制原理的阐述，结合复合控制原理特征，分别提出了实现解耦控制和信号幅度可调的移相共模相位复合调制方法，用于提高通信抗干扰性能的直接序列扩频复合调制方法和用于提升通信速率的正交频分复用复合调制方法，并对上述方法的调制原理和频谱分析进行了阐述，最终通过实验进行了验证。另外，初步研究了利用电路特殊拓扑结构或高频谐振单元，突破载波频率限制、提高通信速率的方法，为复合变换器实现高速宽带通信拓宽了思路。⑶对功率变换与数据通信复合变换器在通信接收端面对的信号衰减和干扰问题进行了分析，并给出了信号调理电路设计、数据解码算法研究和通信协议与体系的构想。从直流电源系统常用拓扑结构出发，分析了以并联、串联、级联等结构构成的复合系统中信号幅度随变换器节点个数增加而衰减特性，并通过仿真进行了验证。通过对系统中干扰信号的分类，提出利用信号调理电路滤除随机干扰信号，利用载波正交解码算法消除开关噪声影响的解决方案。针对不同原理生成的数据载波信号，分析了调理电路的设计和解码算法的优化，并探讨了复合系统通信体系与协议的设计，增强了本文研究方法的实用性。⑷将上述讨论的功率变换与数据通信复合变换器应用于三个不同的直流电源系统中，形成了全新的能量处理与信息传输复合系统。通过实验结果验证了本文所提出理论的有效性，并将复合控制策略的应用范围拓展到控制环优化等方面。