电力电子系统集成是电力电子技术发展的一个重要趋势，系统集成DC-DC模块化组合变流器的研究是其中的重要课题之一。为了克服在高压大功率场合单个功率变换器具有输入输出电流脉动大、功率器件的电压应力高、损耗大、变换器电磁干扰严重等缺点，本文研究了具有自然输入(输出)均压与输出(输入)均流功能的DC-DC模块化组合变流器。模块化功率变换器的主要优点有：功率器件的电压与电流应力低；通过引进一定的冗余模块，极大的提高了系统的可靠性；标准的功率变换器模块可以减小生产成本与开发时间；功率模块可以很容易的再组合来满足多种输入输出功率等级的需要；可以提高系统的效率与功率密度，特别当引进交错控制技术的时候。本文通过大量的实验研究验证了两种输入端并联输出端串联的模块化直流变换器和一种输入端串联输出端并联的模块化直流变换器的优点。在这三种结构中，每个单元模块在输入端(或者输出端)并联来提高系统的功率等级，在输出端(或者输入端)串联来满足系统的高电压等级需要。本文主要以全桥变换器单元为研究对象，来揭示输入并联输出串联以及输入串联输出并联模块化直流功率变换器的特点，其结论可以推广到正激、推挽等电路。文中的控制方式引入了交错控制技术与恒定占空比技术，优化了系统性能。文章首先研究了输入端并联输出端对称串联的模块化全桥变换器，得出了这种变换器具有各模块单元输出端二极管电压应力低、开关管电流应力小、输出均压、输入均流、输入输出滤波器体积小等优点。其次研究了输入端并联输出端不对称串联的模块化变换器，得出了这种结构的变换器具有输入端并联输出端对称串联的模块化全桥变换器的优点外，还有输出滤波电感数量少、动态响应速度高、系统损耗小等优点。然后研究了输入端串联输出端并联的模块化变换器，得出了这种变换器具有控制简单、输入端开关管电压应力低、输入均压、输出均流、输入输出滤波器体积小等优点。针对模块组合变换器系统复杂，控制器设计难度大的特点，本文提出了基于能量贡献等效的系统降阶控制方法，降低了控制系统的设计难度。为了验证本文方案的实用性，分析了模块元件参数差异对于系统性能的影响。论文的一些研究成果在航空静止变流器与模块式不间断电源中进行了应用实验。