结合理论求解、仿真分析与实验验证，确定了影响脉冲变压器型触发器输出前沿的主要因素，并研制了一台能可靠触发真空沿面闪络开关导通的快前沿固态触发器。研究结果表明：影响触发器输出脉冲前沿的关键因素为脉冲变压器漏感、匝数比和半导体开关开通速度；不同绕制方式的脉冲变压器漏感差异很大，最小漏感绕法的变压器漏感值低1个数量级；选用开通速度优于15 ns的碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）、绕制低漏感（小于0.5 μH）的脉冲变压器，实现了前沿为20.4 ns（10%～90%）、幅值为16.5 kV的快前沿输出；控制SiC MOSFET的驱动脉宽在35～55 ns变化可以控制触发电流峰值在35～55 A范围内变化。

为实现全固态Marx发生器中多个SiC MOSFET开关的同步驱动，设计了一种基于脉冲变压器的驱动控制电路。多路驱动信号的同步性会影响到Marx发生器的输出波形参数，因此要求驱动信号具有快脉冲前沿、低抖动特点。根据SiC MOSFET驱动原理及要求，分析了SiC MOSFET驱动电路脉冲前沿的影响因素，分析计算其相关参数，进行仿真模拟验证。设计了共初级穿芯10级串联的脉冲变压器，初次级的匝数分别为1匝和9匝，次级经正负脉冲信号调理电路后驱动10级Marx电路。实测结果表明利用脉冲变压器原边漏感与谐振电容构成的谐振电路在断续模式下，驱动功率越大，脉冲前沿越快且同步性越好。该同步驱动电路的脉冲前沿为112 ns，脉宽1～10 μs可调，频率10～25 kHz可调，满足固态Marx发生器参数调整需求。

为提升脉冲功率系统中脉冲变压器的磁芯利用率，提出了一种基于能量回收原理的脉冲变压器复位系统。根据磁芯磁滞回线分析了基于能量回收原理复位系统在一个周期内磁感应强度的变化过程，推导给出了脉冲变压器励磁电流、复位电容电压在不同阶段的求解公式。建立了基于能量回收原理脉冲变压器复位系统的仿真模型，通过仿真结果验证了复位系统理论分析和求解公式正确性。在此基础上构建了基于脉冲变压器升压及能量回收复位系统的脉冲调制器试验平台，在相同脉冲宽度下对比有复位系统和无复位系统脉冲调制器的励磁电流，结果表明，有复位系统脉冲调制器可有效提高磁芯的利用率。对有复位系统的脉冲调制器进行重频实验，结果表明复位系统可实现1 kHz重频稳定工作。

研制了一套S波段50 MW速调管用分数比脉冲调制器，具有脉冲变压器变比1∶300、初级电源电压1.25 kV、输出峰值功率113 MW等特点。分数比脉冲调制器属于加法器式固态调制器的类型，其原理为分开铁心使其磁场感应叠加，再高变比脉冲变压器升压。利用1∶60的高变比升压脉冲变压器技术，实现了初级单元电路为较低工作电压、各组件模块化、放电单元接地等优点，同时实现了脉冲变压器初级低漏感值、次级绕组低分布电容值、放电单元及传输回路低电感值。工程样机测试结果为输出脉冲电压大于312 kV、脉冲电流大于360 A、脉冲前后沿小于1.4 μs的高功率全固态脉冲调制器，为国内工业辐照加速器、自由电子激光加速器等需要高稳定射频功率源的应用提供一种解决方案。分数比脉冲调制器具有输出脉冲宽度可较大范围调节，可以适应负载阻抗的较大范围变化，无线性调制器中使用的氢闸流管的寿命限制，较低工作电压的高运行可靠性等优点。

构建了输出电压幅值为0～20 kV、脉冲重复频率为0.25～20 kHz的双极性高压脉冲电源实验平台，研究了变压器寄生参数与负载特性对输出脉冲波形的影响。采用等效电路复频域解析方法，分析了变压器寄生参数对输出脉冲波形的上升沿、平顶及下降沿的影响规律，并通过改变变压器绕线方案间接验证。发现变压器分布电容和漏感越大，输出脉冲波形上升沿与下降沿越平缓，过冲电压幅值越大，并采用脉冲变压器二次侧均匀密绕、一次侧均匀疏绕、高匝数的方案进行优化。进一步分析了纯阻性、阻容性或阻感性负载特性对输出高压脉冲波形的影响规律，发现电阻值增大（5～50 kΩ），过冲电压幅值增大，脉冲上升沿和下降沿变陡；当负载电阻回路串联小电容时，过冲电压幅值显著增大，而电容值高于一定值时输出脉冲波形恢复至与纯电阻波形一样；当负载电阻回路串联电感时，输出脉冲波形下降沿变平缓。

介绍了一种基于新型高功率超高速半导体断路开关——漂移阶跃恢复二极管（DSRD）和可饱和脉冲变压器的高电压高重频超高速全固态脉冲源。设计了脉冲源的电路拓扑结构，理论上分析了脉冲源电路的工作原理，研究获得了可饱和脉冲变压器匝数、磁芯截面积及负载阻抗等参数对脉冲源输出特性的影响的规律。实验结果表明：脉冲源在50 kΩ阻性负载条件下，输出脉冲峰值电压约38.2 kV，脉冲前沿约7.1 ns，脉冲宽度约14.1 ns，输出峰值功率约29.2 kW，可在400 kHz重复频率下稳定工作。

设计了一台基于分数比可饱和脉冲变压器的全固态脉冲驱动源，其核心部件为分数比可饱和脉冲变压器，用来实现固态磁开关、脉冲调制、电压升压等功能，再借助Marx技术、磁开关技术和反谐振网络调制技术建立全固态脉冲驱动源，初步实验结果表明当直流电源提供100 V的充电电压时，该全固态脉冲驱动源可输出14.4 kV左右的准方波信号，脉宽约194 ns，验证了该技术方案实现输出百纳秒准方波信号的可行性，为建立百MW长脉冲信号输出的全固态脉冲驱动源模块提供了设计思路。