高压电源作为一种特种电源应用在诸多领域,如高功率微波系统、主动拒止系统、电子束焊机、X光机、高能物理研究、受控核聚变等。随着一些应用领域的研究成果走出实验室以及系统小型化的发展趋势,对配套的高压电源系统的要求不再局限于输出性能,还包括供电侧性能、电能效率、电磁兼容、可靠性和体积等。针对当前高压电源在满足上述需求时存在的不足,本文在对国内外研究现状充分调研的基础上围绕高压充电电源和高压直流电源的供电侧电能质量、整机效率和功率密度等方面开展了研究,论文的主要研究内容包含以下几个方面:本文首先对电容器充电电源进行了研究。对充电电源同时满足恒功率输入和恒流输出的目标进行了分析,并结合串联谐振电路在谐振电流前半周时间内吸收能量且在后半周返回多余能量的特性,提出了带有辅助储能环节的充电电源电路拓扑和相应的控制策略,对这种拓扑和控制策略进行了分析并推导了相应的控制参数;进行了电路仿真和实验验证,实验结果表明,电源在恒流充电期间输入功率基本稳定且为传统恒流电源输入峰值功率的一半左右,不仅可避免高重频运行时导致的电网电压严重畸变,还降低了高功率微波系统中发配电环节的功率容量,有利于实现整个系统的高效率和高功率密度。另外还对这种拓扑应用在不间断供电系统中的可行性进行了初步探索。本文后续章节围绕AC-link路线中相关问题进行了研究。其中第三章节对基于AC-link电源输入电流的控制进行了研究,首先对实验中出现的输入电流畸变现象进行了分类、分析了畸变的原因,并给出了根据电流畸变趋势对控制策略和算法进行修正的解决办法。其次还研究了输入电流的移相功能,在对输入电流控制原理分析的基础上,采用了在原有控制方案基础上进行修正的方法,以补偿输入滤波器引起的相移,提高电源低功率输出时的功率因数。以上对输入电流畸变的校正方法和输入电流的移相控制方法可作为后续研究的基础和补充。第四章对基于AC-link和串联谐振断续模式的高压电源进行了研究。采用状态图法对电流脉冲特性进行了分析,推导了控制参数理论解,并根据单脉冲平均电流随电网相位和输出电压的关系,明确了线性调频前馈方案的理论依据,并构建了包含有前馈和反馈的闭环控制系统;进行了电路仿真和原理性验证实验与驱动速调管实验。将断续电流模式应用到基于AC-link路线电源中作为一种过渡方案,用以实现高压直流电源的高输入性能(高功率因数和低电流谐波)和高效率。后两章节对基于AC-link和串联谐振连续电流模式的高压电源进行了研究,以在高输入性能和高效率基础上进一步提高电源的体功率密度水平。首先对采用频率和移相联合控制的过谐振模式和欠谐振模式的工作原理进行了说明;根据能量守恒约束条件、输入功率因数校正目标、稳定振荡条件和输出电流目标条件等对包含有3个相关时间控制量的工作过程进行了推导,并给出了控制参数的求解过程;分析了 2种连续电流模式的适用条件和优缺点;根据工作过程和安全、可靠换流原则给出了半电流脉冲内进行3次切换的换流方法;在对串联谐振电路特性分析的基础上给出了闭环控制方法;对采用欠谐振模式、输出功率为100kW和输出电压为50kV的高压电源进行了优化设计,并进行了电路仿真和实验验证研究,并最终实现了低于1%的输出电压纹波系数,0.99的输入功率因数为,95%的整机效率和1.17W/Cm3的体功率密度。