高功率脉冲驱动源在民用和军事领域具有广泛的应用价值,初级储能充电系统作为高功率脉冲驱动源的能量存储和供给单元,是高功率脉冲驱动源的核心部分。研究具有高输出电压、高能量效率、可重频运行的紧凑型初级储能充电系统对高功率脉冲驱动源技术的提高和应用具有十分重要的意义。本文对空芯Tesla变压器、主控晶闸管以及LC谐振充电装置等进行了深入的理论和实验研究,并在此基础上成功研制了一台紧凑型初级储能充电系统。论文的主要工作和创新点有:1.采用直接电路法和等效电路法相结合的方法对空芯Tesla变压器的谐振充电和负载放电过程进行了准确的理论分析。基于该方法研制了一台输出电压100kV,能量利用效率大于50%且能够在重复频率5 Hz条件下稳定运行的小型空芯Tesla变压器。2.根据实际工作需求,设计了一套串并联晶闸管组件作为初级储能充电系统的主控开关。对静态均压电阻的设计方法进行了改进,达到了低功率损耗的目的。采用RC吸收回路和反向恢复电荷一致的晶闸管解决了晶闸管组件开通过电压和反向尖峰电压分配不均匀的问题。研制了一套紧凑型触发控制系统,并对触发控制系统和晶闸管组件的输出性能进行了研究。结果表明:该晶闸管组件作为初级储能充电系统的主控开关能够在高电压、大电流条件下安全稳定运行。3.建立了一套可以在能量补充电容工作电压变化的情况下分析LC谐振充电装置的近似分析方法。基于该方法优化设计了一台紧凑型LC谐振充电装置。该装置可以将初级储能电容器连续4次充电至4.5 kV,且能量利用效率大于90%。4.将空芯Tesla变压器、主控晶闸管以及LC谐振充电装置三个关键部分进行组装,研制了一台紧凑型初级储能充电系统。该系统采用继电器隔离的方法解决了气体火花开关强电磁辐射造成的充电晶闸管和回收晶闸管的误触发问题。通过实验测试详细研究了初级储能充电系统的输出特性。结果表明:初级储能充电系统的输出电压为100 kV,重复运行频率为5 Hz,脉冲个数为5个,能量利用效率大于45%,达到了预期设计要求。