高功率脉冲技术是当前国际上很活跃的前沿高科技之一,具有广泛的应用前景。Marx发生器作为脉冲功率系统中初始储能装置,对其进行充电储能是个关键的环节。传统的充电电源工作在工频状态下,存在体积庞大、设备笨重、自动化程度低等弊端,随着脉冲功率技术的飞速发展,已经不能满足对充电电源高功率、高效率、高度自动化、小型化等的要求。本文的研究内容正是基于充电电源的高技术性能指标要求而展开的。本文分析了串联谐振电容器充电电源(Capacitor Charging Power Supply-CCPS)在PFM控制方式下的工作原理,并通过数学分析指出其具有平均充电电流恒定、抗负载短路能力强等优点,适用在高电压下对电容器充电。本文还通过数学模型,分析了在PWM控制方式下的工作原理,得到了谐振电流和充电电压的变化特性,并通过仿真研究验证了相关结论。高频高压升压变压器是整个充电电源系统中的关键元件,它的性能的好坏直接影响到充电系统能否达到技术指标要求。本文中详细分析了考虑各种参数下的变压器的等效模型,讨论了引起线圈导体中涡流及涡流损耗的集肤效应和邻近效应,还分析了绕组结构对分布电容参数的影响并给出了高频高压变压器的设计原则。针对实际系统的要求,采用双桥产生正负电源,本文给出了双桥驱动的控制策略及其硬件实现的电路。充电电压和充电电流作为整个系统反馈控制的重要参数,对其进行高精度的取样十分关键。文中给出本系统采用的差分检测电路原理图,并给出了所采用的高精度的A/D转换芯片的控制方式和工作模式。结合文中变压器的分析,给出了实际系统中变压器的参数设计过程。为了实现智能化、远程化控制,本系统采用DSP的SCI模块实现与上位机的串行通信。给出了分别采用PFM和PWM控制方案下的软件流程图,以及谐振电流和充电电压的实验波形。通过实验结果验证了整个系统的有效性,控制方案以及变压器参数设计的正确性。