脉冲功率技术在高新技术产业及新型武器如辐射消毒、烟气净化、生物工程、电磁脉冲武器等方面得到了十分广泛的应用。而电容器储能因为简单可靠、技术成熟,成为脉冲功率技术最常用的储能方式。作为电容器储能的前级,电容器充电电源有着不可或缺的作用。因此,对电容器充电电源拓扑及控制方法的研究显得十分重要。在用于电容器充电电源的电路拓扑中,串联谐振变换器(Series Resonant Converter,SRC)是最常用、最成熟的一种拓扑。它具有控制简单、能够实现软开关、工作在电流断续模式下具有恒流源特性、抗负载短路能力强等优点。但是,SRC的电压增益小于1,且高压变压器分布参数的存在使得SRC的工作特性发生变化。为此,本文选择了串并联谐振变换器(Series-Parallel Resonant Converter,SPRC)作为充电电源的拓扑结构。SPRC不仅具有一定的抗短路能力、能够实现软开关的优点,还可以利用高压变压器的分布参数作为谐振元件,同时其电压增益高于1。本文首先分析了工作在电流连续模式下SPRC的工作原理,说明了SPRC存在三种工作模式及各种模式的优劣,并选定强迫换流模式为最优的工作模式。其次,运用扩展描述函数法建立了SPRC的大信号模型,再由大信号模型得到稳态模型与稳态等效电路。从所得的模型出发,推导了强迫换流模式的边界,通过图解的方法研究了负载品质因数、开关频率、并联谐振电容等相关参数对SPRC特性的影响,为电容器充电电源的设计提供了理论指导。根据SPRC的特性,在兼顾谐振槽电压电流峰值、电压增益、充电电流等指标的基础上,给出了电容器充电电源参数的设计方法,设计了一种基于变频控制的恒流充电方案。该控制方案不仅实现了恒流充电,同时也实现了开关管的零电压开通。通过仿真验证了模型的准确性及控制方案的可行性。最后,设计了一台额定输出电压为3kV、充电功率为825J/s的电源样机,并进行有关的实验,实验结果证明了理论分析的合理性和控制方案的有效性。