由于太阳能无人机技术的发展,其对续航时间与里程越来越高的要求使得电源系统也要尽可能提高效率、降低质量。而目前,随着新型高效高增益变换器研究技术的出现,研究该类变换器在太阳能无人机的能源系统中的应用,对于满足以上需求,具有重要的工程意义。首先,本文研究了新型耦合电感反接式高增益DC-DC变换器,阐述了其工作原理与工作特性。分析与计算结果表明了该高增益变换器具有降低匝比以提升电压增益的“反比”特性,这助于减小磁性元件乃至整个硬件系统的体积。又设计了基于该变换器的最大功率跟踪系统验证其在具体应用中的性能,在仿真系统中实现了最大功率点追踪,并通过具体的实验验证了该高增益变换器作为光伏电池接口变换器的实用性。其次提出了应用于电池储能系统的基于耦合电感的双向高增益DC-DC变换器,该变换器可以以较低的匝比实现双向高升/降压增益,以减小电路体积,同时变换器中的开关管具有电压应力低的特性。通过引入同步整流技术,实现了开关器件的零电压开通,这有助于降低系统损耗。该设计方法拓宽了非隔离型双向直流变换器的设计思路。而具体的理论分析与实验也验证了该变换器的特性,展现了其在电池储能系统中的广阔应用前景。最后搭建了蓄电池充放电控制系统的仿真模型与实验平台,设计了合理的充放电控制算法。该系统的Simulink仿真实验结果与实际的充放电控制实验结果,表明了所设计的变换器可以较好的满足对电池进行充放电的任务,同时也验证了本文所设计的控制方法的适用性。