脉冲电容器是脉冲功率技术中最普遍、最常用的储能元件,也是很多脉冲放电设备的重要组成部分。工程实际应用中,脉冲功率技术很多时候都需要工作在一定的重复频率下,即需要对脉冲电容器进行重复充放电,此时电容器内部会产生较大的电动力破坏和能量损失,进而造成电容器寿命降低甚至击穿。因此,研究脉冲电容器在重复频率下的充放电寿命具有重要意义。根据高压脉冲电容器充放电试验装置技术要求,确定了整个试验装置的总体结构,包括高压恒流充电电源、放电回路及测量、控制部分。对各部分进行了详细的具体技术方案分析、设计。比较了恒压、工频恒流、高频恒流三种电容充电方式,对LC串联谐振的三种工作模式进行分析对比并选用电流断续模式(DCM)为最终充电方式。设计了高压恒流充电电源,包括以下部分:整流滤波单元,高频变压器,串联谐振逆变单元,高压整流硅堆。对上述各部分进行了参数设计和器件选型,并对整个充电电源的充电过程进行了仿真验证,实现了充电时间5s,最高充电电压15kV的“等阶梯”充电。以RLC二阶电路为基础,推导了高压脉冲电容器充放电寿命试验的具体技术指标要求与RLC电路中元器件参数之间的函数关系,并据此对一系列典型电容量的脉冲电容器充放电寿命试验的调波电感、电阻等进行了计算,利用大型电路计算机仿真软件对设计结果进行了仿真验证。对试验装置中的关键器件—高压、大容量、交流放电开关进行了方案设计。以高压可控硅反向并联二极管为基本开关单元,根据装置的试验电压和最大放电电流,通过对基本开关单元的串、并联实现该装置中的高压、大容量、交流放电开关。对基本开关单元的串、并联过程中可能出现的电压不均匀问题、电流不均衡问题进行了分析,提出了均压、均流的具体技术措施。最终设计出了由4个开关单元串联组成单个开关支路、3条开关支路并联的高压、大容量、交流放电开关技术方案,并对主要器件进行了选型,确定了均压电阻,满足最高电压15kV、最大放电峰值电流130kA的要求,并留有一定裕度。确定了电压、电流信号的测量方式,电压信号选择电阻分压器,分压比3000:1,脉冲大电流信号选择Rogowski线圈进行采样。对IGBT驱动电路、晶闸管触发电路以及其他二次控制回路进行了设计。