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。

介绍了一种基于AC-Link串联谐振的Buck-Boost变换器拓扑结构, 用状态平面分析法对串联谐振电路在Buck模式和Boost模式下工作过程进行分析。该方法相比于传统的基波等效分析法具有直接、精确和求解简单的特点。给出了详细的推导过程, 提出了一种控制算法。建立了Matlab/Simulink仿真模型, 仿真结果表明, 该控制算法能够实现Buck和Boost的功能, 能够得到稳定的输出电压, 输入电流谐波含量低的特点, 可以实现变换器在较宽的范围内调节输出电压。

基于高功率重复频率脉冲功率源的需求, 开展了高功率脉冲充电电源的重复频率特性研究, 分析了基于全桥串联谐振充电原理的恒流充电技术。根据高功率Marx型脉冲功率源的工作要求, 计算了串联谐振充电的各个关键参数。研制的紧凑型高功率脉冲充电电源, 最大输出电压±50 kV, 充电电流2.5 A, 重复频率1~50 Hz连续可调, 可在重复频率条件下长时间稳定运行。该充电电源体积小、质量轻、抗干扰能力和抗负载短路能力强, 已经应用于高功率重复频率脉冲功率源技术研究, 实现了10万次重复频率无故障运行。

为了开展太赫兹器件试验研究, 设计了高重复频率脉冲电源系统。电源输出脉冲电压30 kV, 脉冲电流200 mA, 最大重复频率3 kHz, 脉冲宽度10~100 μs, 采用本地PLC加远程计算机控制模式来实现电源的本控及遥控。对系统的核心部件: 充电电源和脉冲开关的拓扑结构进行了研究, 并开展了仿真和试验。结果表明: 采用LC串联谐振恒流充电技术以提高充电电源工作效率以及在负载打火情况下的可靠性; 基于MOSFET并进行优化设计的串联脉冲开关可以获得快速的脉冲前后沿。电源系统的输出指标满足负载工作要求, 在高重复频率、打火条件下能够稳定工作。

针对串联谐振电容器充电电源具有高阶、多模态、强非线性的特点，提出了一种基于混杂自动机的建模方法，该方法通过描述系统的连续时间变量和离散状态变量之间的关系来展现系统的混杂特性。基于该方法建立了系统的混杂自动机模型，并提出了一种基于上述模型的分段线性充电控制策略，通过搭建仿真模型验证了该模型和控制策略的有效性。

为了改善现有CO2激光器工频LC谐振充电时充电电压随激光器工作频率升高而降低、影响激光输出的稳定性和光束质量，不利于装置的小型化和轻量化的问题。采用全桥逆变结构和串联谐振软开关电路，研究了36kV/10kW高频高压充电电源。该电源系统采用三相380V 交流电作为供电系统，大功率智能功率模块作为全桥逆变电路。逆变交流信号经串联谐振电路及高频脉冲变压器得到高压脉冲信号，高压脉冲经整流给负载电容充电，电源应用电压电流双闭环控制系统，输出电压、电流经采样及放大后，反馈到电源控制芯片SG3525，芯片SG3525通过判断反馈信号的大小，控制输出脉冲宽度调制驱动信号的占空比。激光器放电频率为25Hz时，电源输出电压为37kV，峰值输出功率为13.05kW，充电效率为0.826。结果表明，该高频高压充电电源适合用作CO2激光器的高压充电电源。

设计制作了一台大功率高压恒流充电源。该电源采用全桥串联谐振恒流充电拓扑结构,实现了0～30 kV范围内输出可调,设计最大平均充电功率5 kW。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,并进行了电路仿真和初步实验研究。实验中,使用该电源对18 μF电容实现了30 kV,0.1 Hz重频充电,充电功率约1.35 kW,目前电源已累计充放电万余次,运行稳定可靠。

从工作原理、器件参数指标、系统效率、纹波系数等方面深入研究对比了蓄电池到脉冲电容器的三种充电方式:直流斩波、恒压、台阶升压,并建立了仿真模型.理论推导与仿真结果显示台阶升压充电效率达到0.911,远高于恒压方式的0.5,其对于晶闸管等器件的参数指标要求却是直流斩波的1/n(n为电池组分组数),并且能在不增加开关损耗的基础上将纹波系数限制在16%,甚至更低.利用混合储能样机进行了台阶升压实验,所得数据与仿真波形吻合较好.结果表明,台阶升压方式最适合应用于混合储能.