脉冲功率快速发展的今天，由于电容储能技术成熟，实现简单，成本较低等特点，在脉冲功率设备中得到了广泛应用，电容器充电机也因此成为一个重要的研究方向，已经有许多学者进行了研究。当前主流的高压电容器充电方案是采用单台定制的方案，适用性和灵活性都比较低，不能方便的移植和拓展。针对这个问题，本文设计了一套多模块输出串联的恒流高压电容器充电机，并对其充电过程中存在的单模块内部交错并联支路均流问题和多模块输出串联均压问题展开了研究。
　　首先，根据充电机的设计需求，设计了以四相交错并联Buck变换器为单模块拓扑，以16个模块输出串联为总连接方式的充电方案。针对设计方案，采用模态分析的方法，对高压电容器充电机的工作原理进行了详细分析，并依此进行了硬件参数的设计。从总体来看，采用该方案避免了模块输出端的高压危险，具备安全性高，可拓展性强，成本低的特点。
　　其次，从单模块层面来看，由于各支路参数的失配，存在四相支路电感电流不均衡的问题。针对这个问题，本文首先分析了电流失衡的机理，得出续流回路寄生电阻的失配是导致电流失衡的主要原因。为了解决支路电流失衡的问题，对四相交错并联Buck电路进行了建模，并依据此模型，设计了一种支路解耦的均流控制策略。通过仿真分析，验证了所设计的均流控制策略能够实现较为理想的均流控制效果。
　　再次，从多模块输出串联的层面来看，由于实际上各个模块不可能完全统一，存在采样误差，控制误差以及输出滤波电容容差，导致系统存在输出电压不均衡的问题。针对这个问题，本文首先分析了多模块输出串联下电压失衡的机理，并得出模块电流以及输出滤波电容的失配是导致输出电压失衡的主要原因。为了解决输出电压失衡的问题，提出了一种输出电压反馈补偿的均压策略，通过模块输出电压的反馈补偿，将模块电流校正到一个平衡电流，从而实现输出电压的均衡。
　　最后，设计了一个1.2kW，包含三个模块的小功率实验平台，对所提的支路解耦的均流控制策略、电压补偿的均压策略以及所提模块化高压电容器充电机整体方案进行了实验验证。实验结果表明，所提支路解耦的均流控制策略在四相交错并联Buck电路中能有效均衡支路电流，并实现对充电电流的准确控制；所提电压补偿的均压策略在多模块输出串联下能显著提升模块输出电压的均衡性；所提模块化高压电容器充电机方案能够满足实际的充电要求，具备应用的可行性。