以补偿脉冲发电机(Compensated Pulsed Alternator,简称Compulsator,或CPA)为核心部件的惯性储能脉冲电源具有较高的能量密度和功率密度,是可移动电磁发射平台的理想脉冲电源之一。随着电磁发射系统对脉冲电源功率等级要求的提高,若仍采用单台惯性储能脉冲电源为其供能,将导致CPA体积巨大、加工困难、可靠性低、控制灵活性差,且对脉冲器件参数的要求也较为苛刻。模块化惯性储能脉冲电源(Modular Inertial Energy Storage Pulsed Power Supply,简称MIESPPS)由多台惯性储能脉冲电源单体组成,将每台单体视为一个模块,各模块协同工作以满足负载对脉冲电压和电流的需求,可以有效解决上述问题。MIESPPS的配置和控制更为灵活,其控制方法直接决定系统的整体性能,因此,本文对MIESPPS的自励拓扑、励磁控制方法、放电策略以及控制系统硬件架构及其实现方法等问题进行研究。MIESPPS以电源单体的物理参数和功率拓扑为基础,空芯CPA采用自励方式建立目标励磁磁场,自励拓扑直接影响其自励时间、自励效率和成功自励条件,同时,不同自励拓扑对可控器件数目要求的不同也会导致相应控制系统的复杂程度不同,因此,本文对MIESPPS的高性能自励拓扑进行研究。为了对不同自励拓扑的性能进行定量的描述和分析,建立了空芯直轴补偿两相CPA的数学模型,给出了其绕组分相方法,并结合CPA的物理尺寸分析了不同电枢绕组排布方式对CPA物理参数的影响。在对MIESPPS电源单体及双电机模块自励拓扑的研究基础上,提出了一种MIESPPS高性能自励拓扑,减少了脉冲晶闸管组件及其触发单元的数目,增强了控制系统的可靠性,缩短了CPA的自励时间,提高了CPA的自励效率,降低了CPA对成功自励转速的要求。MIESPPS的励磁控制包括自励控制和励磁能量回收控制,自励控制是为了建立脉冲电源放电所需的励磁磁场,励磁能量回收控制是为了在放电结束后将励磁能量以转子动能的形式进行回收,因此,本文对MIESPPS的励磁控制方法进行研究。MIESPPS的成功自励是系统实现预期放电功能的前提和保障,本文采用以转子位置信息作为施加功率器件触发信号依据的控制方法,并将其与采用电压和转速信息作为触发信号施加依据的控制方法进行了对比。提出了一种MIESPPS励磁能量回收控制方法,在放电结束后,将励磁绕组储存的磁场能转换为转子的动能,降低了CPA励磁绕组的生热,提高了系统的能量利用率和连续发射能力。MIESPPS可以对不同模块的相位及输出电压进行灵活配置,为电磁发射系统的整体优化设计提供了更多的可能,因此,本文对MIESPPS的放电策略进行研究。建立了采用不同放电策略电磁轨道发射系统的数学模型及仿真模型,对MIESPPS放电策略中脉冲电源的放电拓扑、触发方式、初始相位、放电时序等问题进行了研究,提出了用于电磁轨道发射系统的MIESPPS分布式放电策略,相比于集中式放电策略,该策略充分利用了MIESPPS配置灵活的特点,在保证发射物所获动能不变的前提下,减小了放电过程中CPA受到的转矩冲击,提高了系统的发射性能和发射效率。MIESPPS功率电路中的脉冲组件数目较多,其控制系统的结构和功能也较为复杂,对脉冲器件触发信号的同步性要求很高,因此,本文对MIESPPS的控制系统进行实验研究。为了使器件安全工作并简化现场接线,将具有特定功能的器件组装成脉冲功率组件,通过改变组件连接方式选择励磁拓扑形式。提出了基于转子位置信息的MIESPPS控制系统的硬件架构和基于奇延拓的组件电流谐波分析方法,简化了控制系统的结构,提高了触发信号的同步性,需同时导通器件的触发信号间延时可在纳秒级别进行调节,组件电流的谐波分析结果可以为CPA电磁屏蔽的设计与诊断系统调理电路的设计提供依据。