脉冲功率技术在基础科学、工业生产、医疗环保等领域都有广泛应用，储能电容器是其重要能量来源。当电容器放电释放能量后需通过电容器充电电源(Capacitor Charging Power Supply，CCPS)将其迅速充电至额定电压值以满足系统重复运行需求，因此对CCPS的电路拓扑和充电控制技术的研究具有重要价值和意义。谐振型CCPS因可以充分利用电路寄生参数，易于实现软开关，具有高效率，高功率密度等优点而备受关注。随着脉冲功率技术不断向小型化，重频化，多元化的应用发展，谐振型CCPS也面临着两大挑战。一方面电容器充电过程中负载变化大，动态过程迅速，充电控制难度大，目前的控制方法较为单一且具有充电速率慢，器件应力大，输入电源利用率低等诸多局限性；另一方面谐振变换器本身具有高度非线性，工作模态繁多，谐振过程复杂，其建模分析难度大，目前的建模分析方法在准确性和易用性之间存在较大矛盾，使得谐振变换器的设计和控制具有一定的试凑性。
　　为了解决上述问题，本文采用状态平面分析方法对谐振变换器进行建模研究并推导出LC串联谐振电路与LCC串并联谐振电路的输出解析表达式。在此基础上，本文针对谐振型CCPS传统恒流控制与单一充电模式的不足提出一种新型多模态恒功率控制策略，其在不增加开关器件应力的条件下能够显著提高充电速度。本文对谐振电路建模分析方法和充电控制策略的研究有利于谐振型CCPS快速准确的工程设计与应用，具有较好的理论价值和实践意义。
　　在电路建模分析方面，本文通过对谐振电路运行轨迹的几何数学分析推导出二元件LC串联谐振变换器的状态平面解析模型。而状态平面分析法在对高阶谐振电路建模时因独立的状态变量较多，难以在二维平面中描述谐振变量的运行轨迹，故限制了其应用。为了解决这一问题，本文在LC串联谐振电路状态平面建模的基础上提出以等效谐振电容为参考，采用双标幺化的方法，成功在二维坐标系中表达出三元件LCC串并联谐振变换器的运行轨迹，并推导出各个模态下输出关系的解析表达式。状态平面分析方法将复杂的谐振过程分析转换为几何数学关系的求解，并能得到准确性高且易于应用的解析模型，为谐振型CCPS的设计和控制奠定了基础。
　　在充电控制策略方面，本文首先系统地比较了两种谐振变换器在不同工作模态下的输出特性，并总结归纳了其相似性与差异性。基于此，本文提出一种新型多模态恒功率控制方法并根据状态平面解析模型设计出直观灵活的控制轨迹。其具体包含4种工作模态，充电前期谐振电路采用电流连续模式(continuous conduction mode，CCM)以提高充电速度而不增加器件应力，后期为避免CCM高频时的关断损耗与电磁干扰采用电流断续模式(discontinuous conduction mode，DCM)保证充电效率和可靠性。该控制策略综合利用了谐振电路DCM与CCM输出特性相对互补的特点，实现了对整个CCPS充电过程的优化。
　　最后本文对谐振型CCPS进行仿真模拟并搭建出实验样机，通过对比实验表明在相同电压和电流应力条件下多模态恒功率控制可节省34.6%的充电时间，验证了本文状态平面建模结果的准确和多模态恒功率控制策略的有效，具有较好的工程应用价值。