重复脉冲强磁场作为一种特殊的强磁场在经颅磁刺激、核磁共振、太赫兹辐射等领域得到了广泛的应用。在重复脉冲强磁场装置中,重复脉冲放电的频率往往会被充电电源的功率等级所限制。重复脉冲强磁场电源装置通常由前级PFC整流器和后级DC-DC变换器的两级拓扑组成,本文介绍了Boost型PFC整流器的发展历程及国内外研究现状,并针对不同功率等级的重复脉冲强磁场电源装置,分别设计了基于GaN器件的5kW交错并联图腾柱整流器和基于SiC MOSFET的20kW维也纳整流器。图腾柱整流器是重复脉冲强磁场电源装置的理想前级PFC整流器拓扑,将GaN器件应用其中可将其功率等级提升至几千瓦。对5kW交错并联图腾柱整流器进行了元件选型和系统损耗分析,提出一种分布式的散热设计提升系统散热能力;对GaN器件独特的物理构造及开关特性进行分析,设计了一种在动态和稳态过程具有不同驱动阻抗的低损耗高速驱动电路,并通过双脉冲测试对GaN器件及驱动电路的动态特性进行测试,证实其在400V/12A工作条件下可实现10ns内开关。维也纳整流器是一种三相三电平Boost型PFC整流器,其功率等级可达几十千瓦。本文对20kW维也纳整流器的散热系统进行整体优化设计,将开关频率提升至140kHz,大幅减小磁性元件的体积;将T-Type电路的调制方法应用其中,实现对背靠背SiC MOSFET器件的独立控制,消除了过零点区域的电压尖峰问题;完善两级EMI滤波器设计,降低系统高频共模噪声,并通过加入阻尼电阻的方式增加相位裕度,提高系统的稳定性;提出功率器件双列排布的方式,将功率回路中的寄生电感减少25%。搭建5kW交错并联图腾柱整流器和20kW维也纳整流器样机。经测试,图腾柱整流器在5.4kW交错并联DC-DC实验中,满载效率高达99.1%,GaN器件外表温度不超过50.6~oC;维也纳整流器在21kW实验中,满载效率可达98.5%,SiC MOSFET器件外表温度不超过68.7 ~oC。上述实验结果验证了本文设计的可靠性与有效性。