本此课题需要实现高压大功率脉冲电源对载荷快速、连续、准确、稳定的供电,研究方法上主要以研究内容为轴心,以课题拟完成的核心目标为导向,明确课题所涉及的关键技术和研究难点,梳理控制、硬件和系统架构三者之间的关联机理,重点聚焦目标的可行性和可操作性,统筹考虑理论创新和技术创新。因此,本文的主要研究内容为:阅读现有文献,总结分析前人的相关研究,剖析现有技术缺点和研究瓶颈,找到优化方案;搭建高可信仿真模型分析所提出的技术方案存在的弊端、拟改进的方向和改进的可行性;搭建电源系统测试平台,通过实验研究进行方案论证。在设计新型高压大功率脉冲电源主功率拓扑时,本文对现有的脉冲电源系统的优缺点进行了详细的分析。Marx发生器实现高压脉冲,利用的是储能元件电容的充放电原理,这种方式会影响输出电压脉冲的上升沿时间和下降沿时间,而且脉冲频率受限,因此使用率不高;基于高压直流电源和开关器件调制的脉冲电源系统解决了Marx发生器输出脉冲电压质量差的问题,但是由于其高压侧的各类元器件数目过多,虽然可以通过器件选型降低元器件内耗,但是这不能从根本上解决这种高压大功率脉冲电源低效率的问题,所以要想推广使用,仍然要进行大的改进。本文在分析了多种高压大功率脉冲电源的系统架构和拓扑级联架构的基础上,提出了一种新型高压大功率脉冲电源系统,进而优化了现有脉冲电源系统的各项工作性能。在控制器选择上,本文以便于设计的线性控制器为核心,在兼顾脉冲电源系统的稳态性能和动态性能的同时,也考虑设计了多种控制方法。通过SABER仿真平台,对新型高压大功率脉冲电源主功率拓扑模型、控制方法等进行了仿真验证,找到适合这种新型高压大功率脉冲电源的双电压闭环控制方法。另外,本文基于电压控制精度和系统效率这两个最重要的技术指标,独创性地提出了精度效率比这个新的技术指标来衡量高压大功率脉冲电源系统的工作性能。最后,本文通过小功率等效实验,对提出新型高压大功率脉冲电源的工作性能进行了实验验证,证明了设计的脉冲电源系统拓扑的优越性,主功率拓扑建模的正确性,以及双电压闭环控制方法的合理性。