法国格勒诺布尔强磁场实验室捐赠的爆炸式直流断路器具有开断能力强、可靠性高等优点,可作为保护开关投入电源系统使用。为了使该断路器开关能够在电源系统中正常工作,需要重新为其研制充电及控制系统。基于电容器充电电源的研究现状,本文选择了高频LC串联谐振变换器作为断路器开关中储能电容器充电电源的拓扑电路。通过对串联谐振式充电电源的工作原理进行理论分析,得出在电流断续工作模式下,充电电源工作在零电流开关状态,且在开关频率和直流母线电压保持不变时,平均充电电流保持恒定,即在开环情况下能够实现恒流充电。在根据理论推导的结论对电路参数进行设计后,通过PSIM仿真验证了结论的正确性和参数的合理性,并重点分析了开关频率与谐振频率的比值和变压器分布电容对串联谐振电路工作特性的影响。结合设计的电路参数及爆炸式直流断路器开关对充电电源的性能要求,完成了充电系统中主电路的具体设计及元器件选型,以及以MC33066高性能谐振变换控制芯片为核心的控制电路设计,实现了驱动脉冲信号的产生、电压和电流信号采集及显示、软启动、过充保护和系统的故障保护等功能。同时完成了基于S7-300PLC的控制系统设计,并对系统控制流程进行了详细的介绍。最终通过多组充电实验,对研制的样机进行了性能测试。测试结果表明充电电源样机能够满足设计要求并安全稳定运行。