为提高托卡马克装置磁场电源的控制性能，实现对等离子体的先进控制，设计了基于LabVIEW RT和FPGA的磁场电源实时控制系统。根据等离子体控制对电源控制系统实时控制的要求，使用反射内存卡实现实时数据传输，应用实时操作系统来保证系统的确定性应用和系统的可靠性，采用NI 7813R系列数据采集卡实现对晶闸管变流器的控制。实验结果表明，该系统满足等离子体放电对电源控制系统实时性的要求，并具备较高的可靠性和稳定性。

为了控制快速变化的等离子体垂直位移, 研制了基于IGBT的大功率H桥快速可控电源, 额定参数为±500 V/±3 kA。旧的快控电源由于结构以及控制策略的原因, 导致IGBT关断过电压高、工作频率低、续流过程不可控产生的电压宽脉冲等问题。针对这些不足, 新的H桥快速控制电源首先重新设计了电源的结构, 使其更加紧凑, 减小了电源的寄生电感, 从而降低了IGBT的关断过电压。其次, 通过改变电源的控制方式, 电源的工作频率达到IGBT开关频率的2倍, 增大了电源输出电压的频率, 等效提高了电源的快速响应能力。同时, 为电源重新设计了一种可控的续流方式, 通过对IGBT的控制改变电路的续流回路, 使续流过程可控。通过实验研究可知, 电源的响应时间为125 μs, 在等离子体位移发生变化时电流能够快速响应, 控制等离子体位移, 保证托卡马克装置的正常放电, 并且通过新的续流控制方式, 使电源在续流时不会再出现续流不可控导致的宽电压脉冲问题, 输出电压能够有效地跟踪给定电压值变化。

为满足HL-2A装置低杂波电流驱动等辅助加热系统的需要,分析设计了基于脉冲调制技术的大功率高压电源,为速调管提供阴极高压。高压电源采用了模块化串联的系统结构,通过控制算法的调节,电源输出连续可调,使低压低频直流脉冲电源转化为高压高频直流脉冲电源,还具有高功率、高稳定、高冗余的特点。重点对模块的器件参数、选型、工艺等进行详细设计分析,利用多绕组变压器的漏感作为模块的滤波电感, 选用特性更好的金属薄膜电容、绝缘栅双极晶体管等器件,优化模块结构; 设计了29个副边绕组的多绕组高压隔离变压器,设计了电源控制系统,得出适合本电源控制的控制算法,易于调整高压的幅值以及高压的上升下降时间。最后给出大量实验结果,验证电源的保护能力,两种主要的电源控制算法的可操作性及实用性。试验证明,此套电源不仅满足负载提出的快速保护的要求,其电源工作的稳定度等其他参数也满足设计要求。

分析并设计了分压器的参数，采用高频无感釉膜电阻制作分压器，与基于压频转换的光纤隔离技术相结合，组成了HL-2A用高压电源测量系统。同时将数字信号处理芯片用于光纤转换环节，实现压频型A/D转换，简化线路，提高数据传输速度和信号干扰能力。该高压测量系统已运用于HL-2A装置的长脉冲（5 s）放电实验，结果表明：该系统不仅实现了DC 80 kV高压电源的高低电位完全隔离，而且所测量电压波形真实反映了电源的输出，为反馈系统和保护系统提供了实时电压数据信号。