近年来,高压电源(High Voltage Power Supply,HVPS)在高压离子引擎、电空气动力推进系统、高压静电纺纳米纤维、科学实验甚至现代日常生活等应用领域都起着重要的作用。然而,现有的高压静电纺丝电源存在效率低、稳定性差、输出纹波大、体积大、控制方式单一和操作复杂等缺点。为此,探究和研制一款具备稳定高效、操作简单、体积小等优点的高压电源并应用于静电纺丝技术领域具有实际的工程价值与意义。本文针对静电纺丝设备高压输出以及需要灵活控制的要求,设计了双模控制的、最高能达到50k V输出的高压电源,完成高压电源软硬件系统电路设计并构建仿真模型验证初步效果,制作实物高压电源样机,并做好绝缘灌封工艺措施,连接高压静电纺丝设备能安全稳定地工作。本论文的主要工作如下:首先阐述了高压电源的研究背景和意义。从研究领域、拓扑结构和升压策略等方面分析高压电源国内外研究现状和发展趋势,并总结高压电源技术上的关键问题。其次,分析了高压电源的基本组成、工作原理和拓扑结构组合。并推导升压拓扑低压侧到高压侧的传递函数的解析表达式,分析升压拓扑对传递特性的影响。然后采取对不同的倍压拓扑和主功率拓扑进行比较,结合拓扑工作原理,再通过考虑其优缺点以及合适的拓扑组合来优化完成高压电源的主电路拓扑架构。接着,利用开关电源技术对高压电源进行分模块化的整体架构设计。设计了由4个模块构成并完成各自阶段功能的高压电源。其中4个主要模块包括供电模块、驱动及逆变模块、隔离升压模块以及控制模块,实现了AC-DC整流、DC-AC逆变、模拟/数字二选一控制、隔离/转换与AC-DC倍压整流的功能。详细描述了双模控制的50k V高压电源硬件系统各部分电路的设计思想以及设计过程。另外,还有对关键电路以及关键组件如升压变压器选型设计、绝缘高耐压特性的高压电容和高压二极管等进行重点设计,确定关键元器件的参数,并进行软件系统部分的设计及验证。最后,利用设计好的元器件参数进行软件仿真及验证,并搭建一台50k V的双模控制高压电源实验样机进行测试,验证了设计的正确性、有效性与合理性。