民用脉冲功率技术的发展,特别是在材料表面改性、环境污染的修复和治理、食品工业灭菌、生物医学等领域的大量运用,对高重复频率的高压纳秒脉冲电源提出了需求。由于纳秒脉冲在时间尺度上的压缩,抑制了放电向电弧和火花放电的转变,容易得到稳定的非平衡等离子体,因此研制可靠的纳秒脉冲产生源成为了其中的关键技术。本文以电力电子技术和脉冲功率技术为基础,设计制作了一台高重复频率高压纳秒脉冲电源。电源由三部分组成,首先市电将通过晶闸管调压后送入倍压整流电路得到直流高压,直流电再进入储能回路,通过旋转火花开关对电容的间断放电得到脉冲电压,最后由磁压缩回路进行波形的二次整形和压缩。文中对纳秒脉冲电源的研制过程做了详细的说明,通过对比目前运用较多的拓扑结构,结合课题实际,选用了C-W半波倍压整流电路得到直流高压,通过建立Multisim仿真模型,对电路的关键参数进行了研究。对晶闸管触发电路、保护电路、控制回路、检测电路、辅助供电进行了电路设计和制作。分析了储能电路参数对输出电压的影响,使用Pspice软件仿真输出波形并确定电路参数。改进传统火花开关的结构,设计了新型的盘式火花开关。给出了实验波形并对实验结果做了对比分析。最后分析了磁压缩回路的工作原理,推导了磁开关的工作参数。以减小磁开关的损耗为目的,对应用于磁开关的材料进行了分析。使用Pspice软件对磁压缩电路的脉冲压缩和电路延时功能进行了仿真和计算。分析免磁芯复位磁压缩电路的工作过程,为了改进输出脉冲的底部过冲,提出了电路的改进,并对磁开关和可饱和变压器进行了设计。