随着等离子体技术的不断发展,大气压常温等离子体的应用领域不断拓展,例如材料表面改性、生物医学和环境治理等。等离子体射流在等离子体产生方式中因为其放电区域与工作区域的分离,具有更大的实用性。在等离子体射流中,脉冲发生器作为激励源激励产生等离子体有其独特优势。为研究大气压常温等离子体射流的特性,需要研制脉冲发生器来进行相关实验。目前脉冲发生器的开关方面固态开关与传统火花开关相比,具有结构紧凑、控制简单、寿命长等优点,因此全固态脉冲发生器具有显著的优势。本文结合大气压常温等离子体射流的实验需求以及Marx脉冲发生器的结构特点,研制了一种新型的双极性Marx重频脉冲发生器,并应用于等离子体射流实验研究。本文首先在Marx脉冲发生器基础上提出了一种新型双极性Marx重频脉冲发生器的电路拓扑结构,对该脉冲发生器的工作原理进行分析,并在PSpice仿真软件中建立电路仿真模型,通过仿真模型验证脉冲发生器的电路拓扑的可行性。在经过计算与仿真后,证明杂散电感与电容分别与脉冲发生器的输出波形的上升沿和波形震荡有关。然后根据脉冲发生器的设计参数及原理,对固态开关、储能电容、快速恢复隔离二极管等关键器件进行选择。对MOSFET的驱动电路进行了设计,选择了电路中的高低压隔离模块和驱动芯片;基于FPGA与电光转换电路设计了40路的控制电路板,并采用集成模块化的设计提高了低压信号的抗干扰能力。最后对双极性Marx重频脉冲发生器的实验样机进行了性能测试,脉冲发生器测试后的输出脉冲的参数为:重复频率为1kHz,脉冲宽度为200ns-10μs,脉冲幅值为±5kV,上升时间100ns,下降时间80ns。由于部分器件的耐压限制,双极性Marx重频脉冲发生器无法实现最初设计的电压幅值参数、上升和下降时间可调和尾切功能。因此在双极性Marx重频脉冲发生器基础上改进出了一种基于矩阵控制的双极性Marx重频脉冲发生器。分析了脉冲发生器的电路拓扑可行性,并建立了电路仿真模型,通过仿真验证电路能够实现对其电压幅值、脉冲宽度、重复频率、上升和下降时间可调及尾切功能。基于矩阵控制的双极性Marx重频脉冲发生器中采用电感进行隔离,因此对电感的磁芯进行了选择与计算。然后对脉冲发生器样机进行测试,脉冲发生器在10级叠加的情况下,输出脉冲的参数为:最大脉冲输出幅值为±9kV,最高重复频率为1kHz,可以实现了对输出脉冲的上升时间和下降时间进行灵活调节的功能。最后开展了双极性Marx重频脉冲发生器作为激励源的大气压常温等离子体射流实验的研究。探究影响等离子体射流长度的因素,为等离子体射流的应用奠定基础。验证了双极性Marx重频脉冲发生器可以满足进一步研究等离子体射流的需求。本文所设计的重频双极性脉冲发生器具有较高的输出电压和宽范围的输出脉宽,并降低了对隔离电源模块的要求,结构紧凑,多参数灵活可调,并具有尾切功能,在大气压常温等离子体射流的研究中具有较好的应用前景。