近年来,脉冲功率技术的快速发展,应用场景越发广泛,在国防、工业、生物医学等领域都成为了推动产业发展的巨大推力。高压脉冲电源作为这些不同应用领域的核心装置,往往需要具有高幅值、快前沿脉冲的输出能力。Marx电路作为最经典的脉冲发生拓扑而被广泛应用。在高压脉冲产生期间,如何保证Marx电路中各脉冲子模块半导体开关在高电位悬浮工况下被同步驱动导通,对于脉冲电源的研制具有极大的挑战性。针对这一共性技术难题,本文提出了一种基于无线电能传输阵列的多开关栅极驱动供电系统,和半导体开关高位悬浮自触发驱动技术方案,并巧妙地融合两种方案的技术优点研制了一种半导体开关混合驱动脉冲电源,有效解决了全固态脉冲发生器中各半导体开关的驱动电路同低压控制端的高压隔离问题。首先,本文在单发射单接收线圈串-串补偿磁耦合谐振式无线电能传输结构的基础上,面向Marx脉冲发生器中多开关驱动隔离供电的应用需求,提出了一种具有多输出供电接口的无线电能传输驱动隔离供电阵列,构建了多线圈阵列无线电能传输的数学模型,推导了原副边补偿电容的计算准则,探讨了传输系统的输出电压增益、系统传输功率及传输效率对谐振参数的敏感性。采用Maxwell和Simplorer仿真软件进行了场-路联合仿真,验证了自建模型的准确性以及半导体开关驱动无线隔离供电的理论可行性。其次,在Marx发生器脉冲子模块数量较多时,为避免整机多开关驱动供电系统的复杂化,本文同时从开关无源驱动的角度出发,在不使用专用栅极驱动IC的前提下,提出了一种开关高位悬浮自触发驱动技术方案。通过在各级子模块间加入高位自取能电容,实现了各子模块开关的高位浮地自触发驱动,减少了对无线隔离供电接口的数量需求。这种驱动方案仅需提供最低一级子模块开关的驱动信号,其余子模块中的开关均可实现高位浮地自触发驱动。本文分别以阻性负载和容性负载为例,详细分析了所提出的脉冲发生器固态开关高位自触发驱动的工作原理,并推导了高位取能电容和驱动阻尼电阻的计算准则。随后利用Pspice软件搭建了电路仿真模型,验证了所提出的自触发脉冲发生器结构的理论可行性。并研制了一套等参数的原理验证样机,详细开展了半导体开关器件的选型、脉冲主电路的布局设计等。最后,测试了原理样机在不同负载类型下的输出脉冲性能,测试结果表明,在直流输入800 V、20级子模块叠加的情况下,输出脉冲幅值可达15.3 k V,脉冲电流约20 A,上升时间40 ns,充分验证了所提出的自触发Marx脉冲发生器的理论可行性。最后,本文融合了无线隔离供电和开关栅极自触发驱动两种方案的技术优点,提出了一种全固态开关混合驱动脉冲产生方法,在Marx脉冲发生器分层使用无线隔离对专用栅极驱动IC进行隔离供电,并分级融入开关高位取能自触发驱动。在理论分析和仿真的基础上研制了一种具有六输出接口的无线隔离驱动供电系统,具体包括输入逆变电压源模块、发射和接收谐振线圈的设计等,对研制的供电系统进行了分模块测试,测试结果符合理论分析,隔离供电系统的效率可达50%。为了保证各级开关能够按照既定参数准确动作以及在面临故障状态时能够及时响应,使脉冲装置能长时间安全稳定运行,本文面向开关常见的栅极驱动欠压、漏源极短路过流、结温温升过大三种故障工况,设计了一种多功能一体化的栅极驱动方案,并对设计方案进行了详细分析和实验验证。同时为了实现输出脉冲参数的程控化,搭建了基于FPGA和串口屏上位机的控制系统,该控制系统可以实现对脉冲参数的灵活调节,并通过高速AD采集可以对脉冲发生器运行状态进行监测。对所研制的全固态开关混合驱动脉冲发生器样机的性能进行了测试,300Ω负载下脉冲电压幅值可达24 k V、脉宽200 ns-1200 ns灵活可调,验证了所提出的全固态开关混合驱动脉冲产生方法的可行性。