为了降低空心脉冲发电机的能量损耗与励磁绕组发热，提出了一种具有剩余磁能回收功能的脉冲发电机励磁电路。通过在电容支路设置调节电感，使放电完成后的电容电压反向，迫使晶闸管与二极管关断，以切换电流流通路径来实现剩余励磁能量到电容器中的转移。该电路使用晶闸管作为主开关，电流关断能力强的特点使其在大功率脉冲发电机的应用中具有一定优势。对提出的励磁能量回收电路的工作过程进行了介绍，仿真分析了剩余能量回收对励磁绕组能量损耗和脉冲发电机发热的影响，并对该电路拓扑的工作原理进行了实验验证。结果表明：该电路可以迅速回收励磁绕组中的剩余能量，缩短励磁电流续流时间，减少励磁损耗与能量损耗。仿真与实验结果反映的规律与电路原理一致，表明了该电路方法的可行性。

应用于强流重离子加速器装置增强环（HIAF-BRing）的快循环全储能脉冲电源需要在极宽的输出电压范围内保持极高的控制精度，为此电源采用了高压功率单元和低压功率单元串联的拓扑方式，在低压段采用低压功率单元，电压升高之后切换到高压功率单元，通过高低压切换控制来实现电流全阶段的高精度输出。但是在样机实测中发现存在切换点的振荡问题，导致切换点处的输出电流绝对误差无法满足指标要求。本文提出了一种切换点平滑控制算法来平滑处理切换点占空比，给出了仿真结果，并且在HIAF-BRing快循环全储能脉冲电源样机上面实际验证了高低压切换控制方法及其切换点平滑控制算法的有效性。实验结果表明：100 A注入平台的输出电流绝对误差由±500 mA降至±50 mA，100 A注入平台的切换点处输出电流绝对误差由±1.16 A降至±120 mA，100 A注入平台输出精度较低的问题得以解决。

在使用基于高频开关变换充电技术的充电机对脉冲电源充电时，由于充电回路中分布电感的存在，在高频电流充电过程中，会在充电机T型保护回路两端产生高于充电电压的过电压，存在损坏T型保护回路半导体功率器件的风险；为解决此问题建立充电机及脉冲电源回路仿真模型，通过仿真分析得到充电回路分布感变化对T型保护回路影响的初步规律，然后通过实验进一步验证该规律。为了减少充电回路分布电感对T型保护回路影响，针对性地提出了减少充电回路的分布电感解决方案，主要方法是改变输出线缆类型、长度等措施，并通过仿真与实验来验证该方案的有效性，为脉冲电源工程化应用提供可靠的参考依据。

在肿瘤消融、污水处理等领域的脉冲功率技术应用中，研究发现双极性电脉冲往往比单极性电脉冲效果更佳，这极大地刺激了双极性高压脉冲电源的研发需求。设计了一台基于Boost闭环控制的恒峰值双极性脉冲发生器，该发生器结合boost电路与Marx发生器的特点，实现了具有升压功能的双极性脉冲的产生，且利用峰值检测电路对双极性脉冲发生器的输出峰值进行取样，并反馈到DSP处理器，实现峰值电压闭环控制，从而实现双极性脉冲恒定峰值的输出。为了验证提出的拓扑电路的可行性与稳定性，对5级恒峰值双极性脉冲发生器进行了仿真和实验研究。实验结果表明，当输入电压在100 V时，可产生重复频率5 kHz、脉冲宽度5～10 μs、电压幅值为±2.0 kV的恒峰值双极性脉冲波形。该脉冲电源使用模块化设计，便于级联，结构紧凑，可灵活输出恒峰值的双极性或单极性正（负）脉冲。

针对高功率脉冲电源集成系统连续放电的需求，研制了一种用于该系统的重频水冷电感。水冷电感在系统中既调节电源的电流波形，又能起到隔离作用。该重频水冷电感耐压高、通流大、充电间隔周期6 s，可连续工作10 次放电。针对连续放电的需求，通过去离子循环水对重频电感进行降温。现以单模块能量334 kJ、电感量30 µH、通流 100 kA为例进行设计分析，建立重频水冷电感温度场仿真模型，通过ANSYS仿真软件对该电感内部温度瞬态特性进行分析。结果表明：水冷电感通过去离子水冷却效果好，电感每次工作后温度最高达到47 ℃，在下一个工作点到来之前电感温度又恢复到41 ℃；同时该电感在没有加循环水的情况下通过了112 kA的电动力考核。试验结果与理论分析吻合较好，重频水冷电感运行稳定，从而验证了理论分析和设计的正确性。

针对中国散裂中子源kicker电源的闸流管，研制了基于大电流脉冲预电离和高压脉冲点火原理的双脉冲触发器，提高了闸流管的触发导通稳定性；同时研究了氢流、灯丝电流及预点火电流等参数对闸流管状态的影响；针对闸流管误漏触发现象，研制了基于单稳态及逻辑门电路构成的误漏触发检测电路，能够对闸流管的状态进行准确分析及预判；最后对kicker脉冲电源系统进行了年度分析总结。

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。

为了提高等离子体对聚合物材料表面处理的应用效果，优化亲水处理的条件，研究了交流和纳秒脉冲氩气介质阻挡放电（DBD）中添加适量H₂O，对聚丙烯（PP）亲水改性的处理效果。利用电学和光学诊断方法，系统地对比了交流DBD和纳秒脉冲DBD的放电特性，结果表明，纳秒电源驱动DBD具有更高的放电瞬时功率，更好的放电均匀性和更高的能量效率。通过测量不同水蒸气含量下DBD的OH发射光谱强度，确定了PP材料亲水性处理中H₂O添加的最优含量。利用交流和纳秒脉冲电源驱动DBD分别对PP材料进行亲水改性的处理，测量了不同条件下改性处理后的表面水接触角，并利用原子力显微镜（AFM）和傅里叶红外光谱（FTIR）分别对处理前后PP材料的表面物理形貌和表面化学成分进行分析。结果发现，经DBD处理后PP材料的水接触角明显降低，表面粗糙度明显增大，表面的亲水性含氧基团，羟基（−OH）和羰基（C=O）的数量大幅增加。相比交流电源，纳秒脉冲DBD处理的改性效果更好，其处理后的材料表面水接触角，比交流DBD处理的低5°左右，表面粗糙度也有所提升。而水蒸气的加入可使PP材料的表面水接触角进一步减小4°左右，表面粗糙度明显提升。研究结果为优化DBD聚合物材料表面改性实验条件及处理的效果提供了重要的参考依据。

利用甲烷气体分子在3.3 μm处的主吸收峰，研制了一种基于非色散红外光谱技术的红外甲烷传感器.传感器的光学部分由峰值波长为3.4 μm的测量发光二极管、峰值波长为2.7 μm的参考发光二极管、截止波长为3.6 μm的光电二极管及球面反射面组成；电路部分包括发光二极管驱动电路、光敏信号处理电路、温度测量电路、微处理器.采用短脉冲供电控制逻辑的工作模式，降低红外光源的上电时间，将光学测量器件的功耗降至16 mW.实验研究了温度变化对传感器甲烷浓度测量结果的影响，通过数据分析及线性拟合，得出了温度补偿算法公式.补偿后的传感器及检测系统平台实验结果表明：传感器平均功耗为23.56 mW，在-20~50℃的温度范围内温度变化对测量值的影响不超过真值的3%，湿度影响不超过真值的4%，响应时间小于25 s，工作稳定性时间大于60天，性能指标均满足或优于AQ6211-2008煤矿用非色散红外甲烷传感器行业标准相关要求.与热辐射红外光源或激光检测原理的甲烷传感器相比，基于双窄带发光二极管的红外甲烷传感器功耗降低70%以上，能够满足便携式、无线化应用场合低功耗的技术要求.

晶闸管具有控制特性好、寿命长、噪声小等优点，目前在脉冲功率技术应用中，利用大功率晶闸管代替传统气体开关是研究趋势。晶闸管在高电压、大电流、重复频率工作条件下使用，需要对开关组件进行仔细的选型和组合。基于晶闸管的失效机理，对晶闸管组件在高电压、大电流、高di/dt，高du/dt、重复频率工作下的发热问题进行了理论分析、仿真计算和试验研究，对晶闸管组件在重复频率脉冲功率系统中的使用条件给出了理论依据。随着晶闸管工作电压、电流、频率增大，晶闸管的热损耗也越大，晶闸管的发热也越严重。为保证晶闸管安全稳定地工作，需要结温保持在安全范围内，不能长时间在重复频率下工作。