针对军用飞行器的等离子体隐身应用,亟需研发用于气体放电的紧凑型高压激励源。与传统直流源或交流源相比,脉冲电源作为激励源时的能量利用率更高,产生的等离子体更加均匀稳定。而在单极性脉冲电源基础上发展而来的双极性脉冲电源比前者的性能更优越。在此背景下,本文采用双极性全固态脉冲发生器和脉冲变压器相结合的电路方案,研制了一套轻质高效的双极性高压高频脉冲电源,最大输出脉冲幅值为±20 kV,最高频率为20 kHz,脉宽为1μs,平均功率为800 W以内,具体研究内容如下:基于一类双极性全固态脉冲发生电路拓扑,研究了一种带主动截尾的改进型控制策略,并对电路拓扑结构和工作模态进行了分析和仿真。在此基础上,研制了电路实物,并进行了阻性负载和空气放电测试。实验结果表明:该电路可以输出±2 kV、20 k Hz、下降沿小于20 ns的双极性方波脉冲,主动截尾控制显著陡化了脉冲下降沿,提升了空气放电的能量利用效率和含氮激发态成分浓度。围绕脉冲变压器的磁芯、绕组和绝缘三个方面,进行了材料选型、参数计算、仿真分析和实验测试等设计工作。研究发现变压器分布电容和漏感越大,输出脉冲波形上升沿越陡,下降沿越缓,过冲振荡幅值和周期越大,而平顶不变。研制了一台脉冲变压器实物,并进行了实验验证。该脉冲变压器实际变比略高于1:10,副边可以输出±20 kV的脉冲电压和±10 A的脉冲电流,脉宽约为1μs。通过对电源系统额定负载下输入输出特性的仿真分析和实验验证,明确了该电源系统输出满足设计指标,效率约为77%。在此基础上,研究了此电源系统多类型的等效负载特性,结果表明:随着等效负载阻抗增大,脉冲上升沿和下降沿变陡,过冲振荡幅值先增大后趋于稳定,顶降变小。进一步开展了均匀介质阻挡放电负载特性进行研究,发现电源系统输出脉冲上升沿和下降沿过冲幅值随着放电装置静态等效电容增大而减小。