近些年来,脉冲功率技术被广泛应用在环保、国防、高新技术研究等多个领域中。脉冲电源是脉冲功率装置中的重要组成部分,为此本文对脉冲电源的设计和研制展开了研究。本文针对工业实际应用对脉冲电源重复频率和连续长时间工作的需求,着重介绍了脉冲电源中重要的两个部分:高压大电流开关和高压充电电源。对高压大电流开关和充电电源的研究现状进行了深入、广泛的调研,分析了制约脉冲电源重复频率和连续长时间工作的关键因素,在此基础上选择高压大电流开关中的晶闸管和充电电源中的串联谐振电源作为主要研究对象,研究了晶闸管的动态特性和热特性。研制出了脉冲电源中的高压串联谐振充电电源,并且基于空气净化等应用要求,研制出了紧凑型纳秒脉冲电源。首先根据晶闸管的工作原理和动态特性,基于统一离散时域建模法,分析了晶闸管的开通特性不一致导致的电压分布不均。为了提高晶闸管的重复频率,对晶闸管的反向恢复特性进行了仿真和实验分析,提出了一种改进的反向恢复电流模型。同时,研究了晶闸管的热特性,根据晶闸管的热阻模型模拟并计算了壳体温度与晶闸管结温之间的温差以及晶闸管的瞬态和稳态温度变化,然后测量晶闸管的外壳温度。为晶闸管提供安全可靠的工作时间范围。充电电源的充电速率、稳定性是电源重复和连续长时间工作的关键因素。本文设计研制了用于脉冲电源中的充电电源,基于串联谐振充电的原理,设计了主电路参数、保护电路、辅助电路和控制程序,充电电源可稳定输出充电电压1～10k V可调,最大输出功率60k W。并设计了Labview人机界面,可以实现对充电电源的遥测、遥感、遥控,并且将充电电源的工作原理和负载与高压大电流开关晶闸管的特性相结合,设计了电源器件保护方案。最后,本文基于空气净化等应用要求,研制出了纳秒脉冲电源。首先介绍了雪崩三极管的工作原理和导通方式,选择Marx电路作为纳秒脉冲电源的主电路,并为提高纳秒脉冲电压稳定性做出的电路改进,最终研制出工作频率500Hz,输出电压3k V,电压上升时间5ns的紧凑型纳秒脉冲电源,整个脉冲电源装置大小仅80mm*40mm*30mm,可以运用在民用小型脉冲电源中。