近年来,以LCC谐振拓扑作为主功率电路的高压直流电源由于具有兼容高压变压器寄生参数、工作高效的优点,在静电纺丝、静电除尘和X光机等领域得到广泛的应用,具有良好的发展前景。为了获得较高的输出电压,单级拓扑结构的高压直流电源必须具备较大的匝比,由此带来的较大寄生参数限制了频率的提升,增加了系统的设计难度。级联型高压直流电源能够减小变压器的升压压力,降低寄生参数的影响,有效地克服了以上缺点。因此,研究级联型高压直流电源具有一定的理论指导意义和工程价值。为了有效地降低变压器匝比,本文采用前级为全桥逆变、后级为Cockroft-Walton倍压的电路结构,设计了一款基于LCC谐振的级联型高压直流电源。为了使系统工作在合适的频率范围并具有较高的工作效率,通过对等效模型的参数进行分析,完成软硬件设计,并以TMS320F28035为控制芯片,搭建样机进行实验验证。主要工作如下:首先,分析级联型高压直流电源的工作原理,接着对LCC谐振网络进行建模,并对两种等效模型进行对比总结。然后,根据等效模型引入k值并对系统的阻抗特性和增益特性进行分析,得出k值具有决定系统工作频率跨度的作用。同时,分析了开关管实现ZVS的原理,推导了最小阻抗角表达式。其次,针对变压器应用在高压场合,简化了变压器模型,分析各阶模型的特点和适用条件。根据变压器三阶模型,基于拟定的实验数据,分析漏感、寄生电容以及励磁电感对系统的影响,并且推导了多层多段绕法的寄生电容表达式。然后,根据实验指标,对系统软硬件进行设计,硬件部分包括谐振网络、功率器件、变压器、倍压电路和控制电路。软件部分包括数字控制逻辑、时钟初始化、ADC初始化和EPWM初始化。最后,搭建了一台额定功率为200W、输出电压20k V的实验样机,在不同负载下进行了考虑寄生电容与否的对比性实验,实验结果表明该方案能减小变压器匝数,降低寄生参数的影响,同时LCC谐振拓扑结构能够融合寄生电容并高效工作。验证了理论分析的正确性和设计的合理性。