感应电压叠加器(Induction voltage adder,IVA)利用电磁感应原理,将初级驱动源产生的多路电脉冲馈入感应腔,在次级传输线区域实现电压串联叠加,获得高压脉冲输出。本文以研制输出电压达到4.0 MV的大型IVA驱动器为目标,聚焦于驱动器中感应腔系统的模拟、设计、实验和研制等工作。本论文的主要研究内容如下:由于初级驱动源产生的电脉冲只在圆周范围内有限区域馈入感应腔,且电脉冲的上升前沿与电磁波在感应腔内部的传输时间可比拟,能量在感应腔中的传输过程呈现显著的二维效应。本文首先建立了能够描述能量在感应腔内部同时沿着两个方向传输的二维等效电路模型,并利用三维瞬态电磁场模拟验证了等效电路模型的准确性。研究结果表明,所建立的等效电路模型能够精确评估感应腔内部由于阻抗不匹配导致局部区域工作电压升高的程度。针对单点馈入的感应腔,利用电路模拟、静电场计算和瞬态电磁场模拟等研究手段,分析了等阻抗、变阻抗和分离结构三种角向传输线对感应腔工作特性的影响,为角向传输线的设计提供了依据。比较了涂覆和夹膜两种工艺生产的2605SA1铁基非晶磁芯的磁特性,夹膜工艺生产的磁芯的剩余磁感应强度远小于涂覆工艺产品对应的参数,但在脉冲宽度为μs量级的高压脉冲作用下,涂覆工艺生产的磁芯的能量损耗大于夹膜工艺生产的磁芯的能量损耗,同时涂覆工艺生产的磁芯在快脉冲电压作用下会发生绝缘击穿,进而使得磁芯工作时能量损耗显著增加,夹膜工艺制作的非晶磁芯更适合在感应腔中使用。给出了角向传输线、绝缘堆、磁芯、径向馈入段和次级传输线等部件的设计准则,研制了输出电压达到1.05 MV的感应腔样机,基于实验结果进一步验证了感应腔的二维等效电路模型。电路模拟给出的感应腔工作电压和电流波形与实验结果均吻合较好,同时相比于一维电路模拟,二维电路模拟所得结果与实验结果相比符合的更好。针对本文研制的IVA驱动器,建立了包含初始储能系统、脉冲形成系统、感应腔,以及负载的全电路计算模型,评估了驱动感应腔的时序对其工作电压的影响。综合考虑脉冲形成系统中激光触发气体开关和自击穿油开关能够实现的抖动水平,设计了驱动器整机的6个感应腔系统,完成了次级传输线的设计,进行了 IVA驱动器整机初步实验研究。IVA驱动器能够在杆箍缩二极管上获得幅值为4.2 MV的负载电压,产生的X射线剂量为18.0 Rad,焦斑直径为1.5 mm,实现了最初的设计目标。