为了实现高效率激光无线能量传输系统的研究, 基于Simulink建立了激光无线能量传输系统的闭环控制仿真模型, 实现了激光光伏阵列的最大功率点追踪、降压电路搭建和锂电池智能充电控制, 并结合激光光伏阵列的输出特性和锂电池多阶段恒流充电方法的特性, 提出了一种基于激光功率密度闭环信号控制的新型锂电池多阶段恒流充电方法。结果表明, 该方法不仅可以实现传统锂电池多阶段恒流充电效果, 而且节省了62.9%的光能, 系统转换效率提高了62.96%。该结果对研究高效率激光无线能量传输系统是有帮助的。

针对高功率脉冲驱动源的重复频率充电需求，基于全桥串联谐振恒流充电技术，研制了一台紧凑型串联谐振高压电容充电电源，平均充电功率12 kW。该电源采用超级电容器预储能和全桥串联谐振电路，大幅降低了场地供电需求，结合模块化集成设计，实现了一体化、便携式设计。针对脉冲驱动源工作需求，分析了全桥串联谐振电路的基本原理和工作过程，给出了电路参数设计方法和Pspice电路仿真结果，利用该电源对等效电容量为0.3 μF的脉冲驱动源进行了充电测试，实现了45 ms内充电60 kV以上，实验结果表明,其输出能力满足PFL-Marx脉冲驱动源的20 Hz重频充电需求。

串联型能量回收电路从电路结构上保证了异常条件下脉冲功率系统中充电电源的安全，但恒流充电电源经回收电感向储能电容充电时会引起回收电路的振荡，不仅会造成充电电源输出过压和回收电感损耗增加，还会导致充电电压一致性明显变差等问题。在分析了回收电路振荡特性的基础上，提出了在回收电感两端并接旁路开关和双路充电输入的电路结构以及相应的充电控制方法，不仅可以抑制回路振荡从而提高充电一致性，还可以消除回收电感和旁路开关的不必要损耗且控制方法也简单通用。对包含有串接型回收电路的600 V/400 A充电系统进行了电路仿真和实验验证，实验结果表明：在600 V重频条件下，回收电路的改进方案可将储能电容电压的充电一致性偏差由10 V降低到2.6 V，对应的相对偏差由1.7%降低到0.5%以内。

对种子源结构进行了优化设计,为了缩短充电时间,在现有的电容和DC变换器基础之上，选用单片机作为控制芯片，利用其脉冲宽度调制(PWM）输出功能产生用于控制DC变换器的线性电压。对单片机PWM输出转化为线性控制电压的性能以及控制DC变换器恒流充电的可行性开展了实验研究。实验结果表明，基于PIC单片机的种子源储能可以达到250 J，充电时间缩短到6 min以内，满足实验要求。

设计了一种输出电压为4 MV的超前触发型Marx发生器，为了进一步优化采用电阻充电的Marx发生器输出特性，提高系统的充电效率并且减小级间充电电压不均匀性，对Marx发生器恒流充电过程进行了解析求解。结果表明：各级间充电电压差为与充电电阻、电容和充电速率成正比，与时间无关的定值，充电时间越长电压效率越高，且与电压变化率无关 。该结论具有普遍适用性。结合我们设计的4 MV超前触发型Marx发生器回路,利用PSpice对Marx发生器的恒流充电过程进行了模拟，得到了自洽的结果，并且与恒压充电进行了对比。当充电电阻为10 kΩ，各级电容为400 nF,充电速率为10 kV/s时，恒流充电能量效率达到90%，约为恒压充电能量效率的2倍，充电时间为恒压充电的1/3。

为产生重复频率脉冲磁场的螺线管,研制了一种新型的初级能源,它采用半桥串联谐振恒流充电拓扑结构,可在0～2.5 kV范围内实现输出可调,最大平均充电功率达4.7 kW。该电路最大特色在于无需使用外加谐振元件,只利用变压器的漏感和半桥桥臂电容组成谐振元件。简要分析了电路的工作过程,给出了电路参数设计方法和设计实例,并进行电路仿真和初步实验研究,结果表明,该设计基本达到要求。最后,进行了带螺线管负载的实验研究,实验证明该能源在重复频率10 Hz条件下运行稳定可靠。

推导了串联谐振充电电源不同工作模式下的电流、电压计算公式,给出了计算不同周期电流、电压值的递推公式;应用递推公式说明了这种电源的脉动恒流充电特性;给出了负载电容不完全放电情况下电源参数的计算方法.在负载电容完全放电的情况下,电源的平均输出功率为最大输出功率的一半,在负载电容电压基本维持恒定的情况下,电源平均输出功率与最大输出功率相等;最后给出了一台为Tesla型加速器初级储能电容充电的谐振电源的设计实例,电源的实测结果和计算结果一致,在100Hz重复频率下运行稳定可靠.

采用软开关恒流充电技术,研制了一台40kV/20kW开关型脉冲成形网络(PFN)充电高压电源装置,该装置在重复频率范围、PFN电容容量较大变动时,都能达到高的稳定性,并具有体积小、效率高、可并联运行的特点,可用于环型加速器注入引出、直线加速器、雷达发射等领域.介绍了该装置的研制及带PFN负载的实验状况.