电力电容器在投入运行前必须对其损耗角进行高压试验,以保障电容器投入运行中的可靠性和安全性。模块化组合电源解决了单体电源中电子器件的耐压等级和容量问题,是作为损耗角试验电源的首选对象。但元器件生产制造过程中,受工艺水平的限制可能存在参数差异,导致各模块输出电压不均限制了模块化电源在大功率场合的应用。实现模块间均压是保证模块化高压电源具备高效能、低损耗和扩大应用场合的关键所在。本文的主要工作包含以下几方面:首先,结合损耗角试验电源的测试需求,设计了一台额定功率2 k W、输出电压5 k V的离线高压试验电源。电源整体为IPOS（Input Parallel-Output Series）结构,两个完全一样的电源模块通过输入侧并联,输出侧串联实现模块化供电。提出了功率因数校正电路、全桥LLC谐振电路和整体逆变电路三部分构成的电源拓扑结构。对传统Boost型功率因数校正电路进行结构优化,提出半无桥PFC电路。对单元谐振电路三种工作模态进行全过程分析,采用基波分量法对LLC谐振电路的直流电压增益进行理论推导。通过绘制电压增益曲线分析了稳态、空载、短路三种工况下谐振参数对电压增益的影响,得出软开关的实现条件,为IPOS组合系统的设计奠定基础。其次,完成了半无桥功率因数校正电路、全桥LLC谐振电路和整体逆变电路的参数设计,根据计算结果对滤波电容、功率开关管、变压器磁芯与线径等硬件进行器件选型。研究了IPOS组合系统与变压器匝数,整流二极管电压应力之间的关系,以组合系统输入均流与输出均压的关系为依据,采用控制变量法和实验仿真分析IPOS组合系统输出均压的影响因素。为解决模块输出电压不均问题,从电源结构上对整流桥拓扑进行优化,提出整流桥互联自动均压电路;从控制策略上设计了脉冲信号交错输出,电压双闭环均压方案。仿真实验结果表明,两种方案均解决了模块间输出电压不均问题,达到预期结果。最后,在Matlab软件中建立该电源仿真模型,验证IPOS型电源结构和均压策略的有效性。仿真结果表明该电源稳定输出5k V交流电,呈正弦波变化质量较高,谐波畸变率较低,满足电容器损耗角试验电源电压要求。