EAST托卡马克共振磁扰动线圈电源为内真空室的共振磁扰动线圈提供特定的电流和电压,该线圈主要用于边界局域模控制等物理实验研究。要满足此目的,需要8套相同的电源,电源额定电流和电压为4000A/450V,电流和电压延迟时间分别小于0.35 ms和0.25 ms,电压纹波小于2%,同时电源能在直流到交流1 kHz的范围内提供不同的电流和电压,有必要对该电源的设计方法进行研究。同时电源逆变部分采用串并联H桥结构,核心器件1GBT工况特殊,且共有384个IGBT同时工作,需要分析其结温分布、失效原因及可靠性,对该电源的设计分析研究对于托卡马克装置同类型电源的设计工作能提供极大的技术参考。第一,针对RMP线圈电源的设计要求,确立了开关频率与电源响应速度、等效开关频率与电压纹波、拓扑结构与输出电流电压的对应关系,还设计了RC补偿支路、母线电容和平波电感,介绍了电源的控制系统和故障保护策略,并针对设计要求进行了仿真和测试,结果表明设计方案能满足设计要求。以DIII-D托卡马克超级电源为例,介绍了 RMP线圈电源设计方法在该电源系统设计方案中的应用,并重点介绍了该电源中的并联控制方式,同时对于现有的电压模式控制方法提出了优化建议。第二,为了分析RMP线圈电源中IGBT在EAST实验工况下的结温分布特点,基于这种特殊实验工况,通过推导得到了脉冲工况和正弦工况下结温最大值、最小值和纹波的函数,指出电流上升时间、频率、幅值、占空比和IGBT开关频率对结温分布的影响,在此基础上通过建立Matlab仿真模型验证了上述变量在不同工况下对结温的影响,并给出了不同变量下结温变化对比图,以典型脉冲工况为例,借助有限元仿真软件,进行了热-结构耦合分析,确定键合线和焊料层在反复的功率循环时为主要失效环节,并验证了关于结温分布特点的理论分析。第三,为了验证IGBT在实际工作时的失效方式和评估IGBT的可靠性,进行了温度循环试验、动态特性测试和功率循环试验,验证了温度循环时IGBT的失效方式,分析了驱动电阻、集电极电流、结温和功率循环次数对IGBT动态特性的影响,对IGBT的实际运行和使用提出了建议,分析了在多次功率循环冲击后IGBT的可靠性。目前8套RMP线圈电源在已经结束的EAST物理实验中运行正常,且RMP线圈对边界局域模的抑制起到明显作用,该电源的分析和设计方法也为今后ITER装置和CFETR装置上类似电源的设计提供了技术参考。