早期的脉冲电源由于成本较高,主要应用于国防、尖端科研等领域,得益于半导体器件的迅速发展,近十年来新型脉冲电源不断产生,这些电源克服了传统脉冲电源可维护性差、寿命低等缺点,以其高重复性、高可靠性、高效率等优点,逐步被应用于工业、民用等各个领域。一种宽范围输出的的脉冲电流源在实际应用中被提出,其在要求输出电流脉冲幅值、频率、脉宽可调的同时,对脉冲边沿时间提出了更高的要求。为此,本文采用了一种APFC—全桥变换器—斩波电路三级式的脉冲发生方案完成此类脉冲电源的设计,并针对负载为脉冲性负载的全桥变换器控制方法进行了研究。为了在轻载下仍能保证移相全桥电路的软开关特性,本文阐述了移相全桥电路的工作模态,推导了其软开关条件,并进行了轻载下的仿真分析;同时,为了分析脉冲负载对控制系统的影响,对脉冲负载特性进行了理论分析,对脉冲负载条件下定参数的PI控制进行了仿真分析。为了提高系统动态响应速度,本文采用模型预测的控制策略,首先使用v步离散法建立了较为精确的离散系统预测模型,设计了带约束的模型预测控制器,离线推导出其显式反馈控制率;然后通过仿真对比分析了模型预测控制与传统数字PI控制在启动、负载阶跃变化和输入电压阶跃变化时动态性能的优劣,稳态输出后输出电流精度的高低以及在输出脉冲电流时波形边沿时间、过冲和跌落的大小。为了减小模型失配带来的影响,本文分别分析了R、L不匹配、采样出现偏差、占空比丢失计算不精确情况对模型预测控制输出误差的影响,接着采用了卡尔曼滤波的方法重构系统状态向量,用重构后的向量校正了电流给定值,通过仿真分析了卡尔曼滤波器对模型预测控制的校正效果。最后制作了一台400V输入,额定20A/25V输出,输出电流1~20A可调的脉冲电源实验样机,进行了宽范围脉冲输出功能验证、轻载下软开关实现、模型预测控制与PI控制控制效果对比等实验,验证了本文理论分析和设计的正确性。