微波的热效应具有迅速、高效、无污染等优点,工业微波系统利用微波的热效应广泛应用于萃取、食品干燥、冶炼、灭菌等工业领域。工业微波系统由微波发生器、微波加热器、冷却系统和被加热物料组成。其中,微波发生器由微波管和微波电源两部分构成。磁控管是一种应用最为广泛的微波管。微波电源为磁控管的阳极提供稳定可靠的高压直流电,磁控管产生微波能量。传统的微波电源采用工频变压器升压整流供电,具有体积大、纹波大、效率低、输出功率不可调节的缺点,严重制约了微波技术的发展。随着电力电子技术的发展,直流变换器向高频、小型化、高效、高功率密度、高稳定性方向发展,将高频变换的直流变换器应用于微波电源之中,可以提高微波电源的效率,减小其体积,实现输出功率的连续宽范围调节。因此,研究一种高效、高稳定性、高功率密度、输出功率可调的高压高频大功率微波电源具有广阔的应用前景和实用价值。本文针对高压大功率磁控管微波电源输出电压高、输出功率大的难题,研究其拓扑结构、工作模式与原理、控制策略和模式切换控制策略等关键技术,研究的重点内容主要为以下几个方面:（1）针对高压大功率磁控管微波电源高压输出和高效运行的设计要求,研究了LCC谐振变换器串并联组合结构,该结构的功率单元由LCC全桥逆变电路和正负双向八倍压整流电路构成。在此基础上通过时域分析法,分别详细分析了变频控制（Pulse Frequency Modulation,PFM）和脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,PWM）控制下LCC谐振变换器谐振腔的基本模态,推导了每种基本模态电压电流状态变量的表达式。基于谐振腔的基本模态,在连续性条件、对称条件、谐振电流过零等条件约束下,分别求解了LCC谐振变换器存在的典型工作模式,分析了典型工作模式的增益、负载功率、效率以及软开关的实现。针对高压大功率场合,分别分析了LCC谐振变换器在PFM控制和PWM控制下不同工作模式中的增益分布和功率分布。（2）针对高压大功率磁控管微波电源宽范围调压与高效运行的难题,研究了开关频率、占空比及突发（Burst）控制周期三自由度协同的电压调节方法,重载时,微波电源通过开关频率调节输出电压;轻载时,微波电源通过占空比调节输出电压;当负载极轻时,微波电源通过突发控制周期调节电压。针对现有的基于状态轨迹双脉冲Burst控制由于需要求解各个拐点的极坐标而运算量大、求解过程复杂,输出电压容易抖动的问题,本文基于微波电源的工作模式时域分析,提出了一种三导通脉冲的定开通时间Burst控制方法,简化导通脉冲长度求解过程,消除输出电压抖动,提升了微波电源负载极轻时的效率。针对微波电源在PWM控制和Burst控制之间相互切换存在电压电流过冲的问题,提出了基于模式分析的切换策略,实现了控制方法的快速平滑切换。最后,通过仿真验证了基于工作模式分析Burst控制的有效性以及PWM控制和Burst控制相切换的控制策略可行性。（3）针对22k V/120k W的高压大功率磁控管微波电源进行了工程设计,详细介绍了主电路参数的选取,对系统的控制电路与软件进行了设计。主电路参数设计部分包括高频逆变侧设计、高频高压变压器设计、谐振参数设计和高频整流侧设计。其中,从器件选型的角度,详细对比了不同倍压拓扑电压电流峰值等参数。根据谐振参数搭建了22k V/15k W功率单元高压磁控管微波电源实验平台,通过实验对额定工作点进行了实验验证,并且对所采用的拓扑结构、控制策略和装置研制进行了可行性验证。