我国西部山区矿产资源丰富,但是由于勘探能力和开采能力的限制,目前国内的矿产资源存在较大的缺口。研究勘探技术与研发勘探装备对于解决我国矿产能源供给紧张的问题有着重要意义。为了能够在山区探测到大地深部的矿产资源,要求电磁发射机具备高电压、大电流、高稳定精度、轻量化等特点。通过分析现有的各种电磁勘探设备形式,本文以半航空大功率电磁发射机为研究主体,主要做了以下工作:（1）针对目前国内电磁发射机存在功率小、发射电压低和控制精度低的问题,对电磁发射机电路拓扑设计和控制器设计展开研究。在拓扑设计方面,采用4台以IPOS（输入并联、输出串联）方式组合的全桥变换器作为前级供电部分,采用二极管钳位式三电平H桥电路作为后级发射部分,实现了高压、大功率硬件电路的设计。在控制器设计方面,结合DSP和FPGA两种控制器各自的性能优势,设计了一款兼具完整外围电路且运算速度快、控制精度高的控制器,实现对电磁发射机的高精度控制。（2）针对电磁发射机的小信号建模和闭环控制设计,采用开关电源建模方法和自动控制理论对其核心拓扑电路（全桥变换器）进行建模与稳定性分析,并完成了闭环控制环路的设计,得到了具备较高稳定裕度和动态性能的电磁发射机系统,最后通过波特图分析和Matlab仿真验证了该系统的稳定性。（3）针对前级供电部分存在动态性能差、输出电压不均衡的问题,在传统双闭环控制策略基础上引入了负载电流前馈控制和输出均压控制,使得发射机系统具备输出电压均衡的同时,提高了其动态性能,并通过仿真的方式得以验证。（4）针对电磁发射机系统运行所需的软件控制算法,简要阐述了软启动控制、负载电流前馈控制、输出均压控制、三电平发射控制、假负载控制以及GPS同步控制等算法,特别指出了引入假负载后引起中点电压失衡的问题,并从控制波形角度提出了相应的解决方法。这些控制算法均通过仿真的形式得以验证。（5）为了验证理论研究成果,搭建了一台200k W的半航空电磁发射机实验设备,并进行了实验验证。实验结果表明,本文设计的大功率电磁发射机满足项目的性能指标,验证了系统功率拓扑的正确性、控制策略的有效性。