作为一种传统的地球物理勘探方法，激发极化法(IP-Induced Polarization)在金属矿探测方面应用极为广泛。激发极化仪作为激发极化法金属探矿的主要仪器设备，通常由发射机和接收机两部分构成。其中发射机占有非常重要的作用，发射信号的可靠性和稳定性直接决定仪器探矿性能的好坏。该类发射机的技术特点是在一个工作周期内，只有半个周期时间是带负载发射工作的，另外半个周期系统不发射，发电机空载。这样容易造成野外发电机转速和供电电压不稳定，空载期间电能大量浪费，在这种背景下系统提出了基于超级电容器储能技术的储能需求。超级电容器储能系统(SCESS-Super Capacitor Energy Storage System)作为一种实现能量快速储存、释放及功率双向流动的储能系统，对平滑、缓冲不稳定的电能需求，改善电能质量，实现能量储存具有十分重要的作用。针对超级电容器储能系统中关键技术的研究，对实现超级电容器储能系统快速响应，提高系统效率、能量利用率以及降低系统重量、体积、经济成本，增强储能系统的可靠性有着十分重要的意义。　　本文着重针对IP发射机中超级电容器储能系统的超级电容器建模分析、双向DC/DC功率变换器拓扑结构选择以及系统控制策略研究等三方面的关键技术展开了详实的研究工作。论文的工作进展和取得的主要创新成果如下:　　1、针对超级电容器储能系统双向功率变换器，设计了一种改进的级联双向Buck/Boost-LLC DC/DC变换器拓扑结构。Buck/Boost DC/DC变换器在大功率使用时不利于超级电容器宽电压变化下输出电压的精确调节，而传统的双向全桥DC/DC变换器存在环流，温升较大等问题。提出的级联双向Buck/Boost-LLCDC/DC变换器拓扑结构，很好的解决了这些问题。对常用双向DC/DC变换器和设计改进的级联双向DC/DC变换器进行了损耗理论计算和热损耗仿真，结果验证了改进的级联双向Buck/Boost-LLC DC/DC变换器拓扑结构的正确性和性能的优越性。　　2、提出了一种基于级联双向Buck/Boost-LLC DC/DC变换器超级电容器储能系统的滑模控制策略。根据超级电容器储能系统快速充放电的特性要求，从提高系统稳定性、可靠性以及鲁棒性的角度考虑，提出了一种基于滑模变结构控制的超级电容器储能系统控制策略;针对级联双向功率变换器，分别对Buck/Boost DC/DC变换器和双向全桥LLC DC/DC变换器进行了系统建模分析和独立的滑模控制器设计，并分别给出了相应的滑模切换函数，完成了控制器参数的选取;最后对设计的滑模变结构控制器进行了仿真，结果表明滑模控制具有非常强的自适应能力和鲁棒性，控制方法可靠、可行。　　3、针对串联超级电容器均压问题，提出了一种新型串联超级电容器的电压均衡方法。提出的新型均压方法克服了常用耗能型均压法能耗大，发热严重和能量转移型均压法结构复杂，难控制等不足，具有电路简单、能耗低，均压迅速等优点。论文先分析了超级电容器的储能原理，建立了超级电容器简化模型，研究了超级电容器充放电方式，分别从充电效率、充电响应时间以及电容储能容量角度出发，对超级电容器充电电流进行了分析研究，然后对超级电容器储能阵列进行优化设计，最后提出了一种新型串联超级电容器的电压均衡方法并通过具体实验验证了该均压方法的快速、可靠性。　　4、依托工程项目，基于地球物理勘探中IP发射机储能技术的实际应用，进行了超级电容器储能系统实验平台的研制和相关实验研究。根据IP发射机工作特点及其对储能技术的应用需求，基于课题研究背景，对超级电容器储能单元进行了储能阵列优化设计，完成了功率电路主要元器件参数的计算、选型以及高频变压器的设计，并通过对高频变压器和储能系统功率电路模型的仿真分析，论证了设计的可行性和参数选择的合理性;设计了系统的控制电路，最后基于所采用的超级电容器储能阵列、级联的双向功率变换器、高频变压器以及功率器件，根据理论研究成果，搭建了10KW原理样机的实验平台及相关实验测试。通过实验进行了多项测试，结果验证了本文理论分析、电路设计的正确性及创新成果的有效性。