高压脉冲源作为脉冲功率系统中重要组成部分,随着研究领域由军工国防转变为工业民用领域,其对高可靠性、低成本、紧凑小型化、重频化方面提出了更高的要求。传统脉冲源受制于脉冲变压器铁磁材料饱和效应,或是半导体器件成本与参数的限制,为实现大气压放电应用领域的需求,对脉冲源的参数和性能提出要求,而空芯特斯拉变压器不受磁饱和和频率的限制,且具有高变比、结构简单、低成本等优点,在长寿命、高重复频率的应用场合更具优势。本文首先对特斯拉变压器的谐振放电工作原理进行理论分析,通过变压器放电回路的仿真模型对样机参数进行设计,并搭建基于倍压整流回路、特斯拉变压器以及陡化回路的脉冲源电路,对上述脉冲源电路进行试验研究。然后根据重频充电回路工作原理,设计了可重频的高压脉冲源回路,分析了单次脉冲形成过程的三个重要阶段进行分析优化,以及脉冲源的输出能量效率和峰值电压比进行研究,提出了失谐系数所在的最优区间,最终得到幅值0～20k V,输出电压比123,能量效率64%,上升沿30ns,重复频率0～1k Hz的纳秒脉冲源。最后,对特斯拉型脉冲源单次和重频两种不同工作模式下的应用进行研究。针对长寿命、低抖动的触发开关需求,将特斯拉脉冲源单次工作模式作为触发源研究一种新型预电离开关的静/动态特性,探究了自击穿电压、工作范围、有/无紫外光预电离、触发源参数和开关烧蚀等方面的开关性能研究。结果表明,0.1M Pa气压下,工作系数在76.1%及以上时,紫外光预电离有利于开关触发特性稳定,其抖动小于2ns;基于特斯拉脉冲源重频工作模式下,搭建了介质阻挡放电等离子体试验平台,分析不同峰值电压、不同频率、不同介质厚度和种类下的放电形貌和放电功率进行研究,与高频交流电源进行对比,验证了特斯拉脉冲源驱动下的介质阻挡放电性能。本文研究内容为探究此类脉冲源输出性能提供技术支撑,对其在大气压放电应用领域的研究提供一定的参考建议。