强磁场作为一种极端的物理环境，在科学研究、医疗和军工等领域有着广泛的应用。平顶脉冲强磁场兼具稳态强磁场波动小、持续时间长及脉冲强磁场场强高、运行费用较低的优点。所以平顶脉冲强磁场的研究具有重要意义。本文在广泛阅读相关文献的基础上，以提高平顶脉冲强磁场的性能为目标，对平顶脉冲强磁场系统的产生和调控方法进行了深入研究。
　　电容器型电源具有储能效率高、损耗小、控制简单等优点。因此本文提出了一种基于电容器时序放电的新型拓扑电路产生平顶脉冲强磁场。可根据电容器组的投入多少调节平顶脉冲强磁场的脉宽。在建立的电源和磁体系统的数学模型基础上，采用参数扫描法对平顶脉冲磁场以最长脉宽为目标进行了单目标优化设计，并用遗传算法进行了优化设计并验证了其可行性，随后采用遗传算法以最高稳定度为目标进行了单目标优化设计以及通过改变线路参数使稳定度得到进一步提升。
　　为使平顶脉冲强磁场场强进一步提高、脉宽进一步延长，本文设计了脉冲发电机-整流器电源与电容器电源组合的多电源组合供电方案。对单线圈磁体采用了电容器电源与脉冲发电机-整流器电源并联分时段供电方式，并详细阐述了平顶脉冲强磁场系统的设计流程。引入了类圆映射的可视化优化设计方法对系统进行了高维多目标优化设计。针对双线圈磁体设计了组合电源供电方式，对工作过程进行了分析并考虑互感电压影响对控制策略进行了优化可实现更长脉宽的平顶脉冲强磁场。
　　在有源调控系统的研究方面，基于磁场叠加原理进行了有源调控系统设计，在线跟踪磁场在平顶阶段的磁场波动并补偿其误差。调控系统采用基于超级电容器的全桥逆变电路，可实现对磁场的双向补偿，并保证了系统的可靠性。采用在放电回路中串联平波电抗的方法避免调控系统因互感电压而导致过补偿现象并完成了调控系统的实验平台搭建。分别采用了滞环比较控制与三角载波控制对电容器电源供电的平顶脉冲强磁场进行调控可将精度提升至100ppm以内；并进一步提出了脉冲发电机整流器电源与有源调控系统的协同控制策略对组合电源单线圈磁体系统与组合电源双线圈磁体系统分别可将精度提升至100ppm及150ppm以内。