脉冲功率技术是一种将能量缓慢地高密度储存,在极短时间内对能量进行压缩和调节,实现脉冲大电流输出的电物理科学技术。作为脉冲功率技术的一个重要研究方向,超导脉冲功率技术利用超导磁储能技术实现能量的高密度储存,具有储能密度高、储能时间长、损耗小、对输入级功率要求低等优点,这对实现脉冲功率技术的小型化、轻量化、集成化和实用化等未来发展要求具有重要的现实意义。本论文以电磁推进技术为应用对象,主要研究了脉冲变压器型高温超导脉冲电源的脉冲成形模式以及多模块耦合超导脉冲电源系统的耦合特性和放电方式,实验验证了超导脉冲电源驱动线圈型电磁推进器的可行性,并将多模块耦合超导脉冲电源的同步放电和异步放电分别应用于驱动线圈型和导轨型电磁推进器。本论文的主要工作可归纳为:(1)对基于Bi2223/Ag超导带材制作的高温超导脉冲变压器进行了优化分析,仿真研究结果表明,组成高温超导脉冲变压器的超导线圈和常导线圈应该尽可能的交替排列以获得最佳性能。在电容转换的脉冲变压器型超导脉冲电源的基础上,提出了一种基于高温超导脉冲变压器的混合储能型超导脉冲电源,仿真和实验结果表明,该超导脉冲电源可以通过给中间转换电容器预充一个初始电压实现对输出电流波形的调控,使输出电流的峰值更高、前沿更陡。(2)基于中间转换电容的脉冲变压器型超导脉冲电源电路,研究了双模块超导脉冲电源的七种放电方式以及双模块之间的互感对系统性能和放电方式的影响。仿真和实验结果证实了同步放电、延时放电、异步放电这三种放电方式的可行性,同步放电方式能够最大程度地提高输出电流的幅值,延时放电方式和异步放电方式能够同时提高输出电流的幅值和脉宽。模块间的互感可大大提高系统的储能,进而提高输出电流的幅值和脉宽以及负载获得的能量。(3)在双模块超导脉冲电源研究的基础上,建立了八模块耦合超导脉冲电源。理论分析和仿真研究结果证实了多模块耦合超导脉冲电源串联放电方式的可行性,该放电方式可大大减少系统所需开关的数量。针对并联放电方式,研究了多模块耦合超导脉冲电源的异步放电方式,并将其应用于驱动导轨型电磁推进动态仿真模型。通过调节各模块开关的触发延时时间,可以得到不同幅值和脉宽的平顶波大电流,进而实现电枢的匀加速运动。(4)设计和制作了一个单级同步感应线圈型电磁推进器样机,实验验证了单模块超导脉冲电源驱动线圈型电磁推进器的可行性。基于传统的圆筒形电枢,提出了一种内锥形结构的新型电枢,并进行了仿真研究和实验验证。内锥形电枢不仅可以有效提高电枢尾端的机械强度,还可以提高电枢的出口速度和系统的发射效率。(5)研究了多模块耦合超导脉冲电源的同步放电驱动线圈型电磁推进器,对系统中各关键参数进行了分析,并研究了混合储能型超导脉冲电源对该电磁推进系统性能的影响。在18.426k J的初始储能条件下,质量为1kg的电枢可以被加速到81.15m/s,发射效率达17.87%,而且,通过参数优化可以进一步提高电枢的出口速度和系统的发射效率。参数分析表明,驱动线圈匝数和副边电感都存在一个理想的取值区间,副边电阻越小越好。在一定范围内,降低电容值有利于提高出口速度和发射效率。混合储能型电路的应用,即通过给电容器提供初始电压,也可以提高出口速度和发射效率。