撕裂模不稳定性是托卡马克等离子体中一种非常重要的磁流体不稳定性，它在等离子体芯部产生磁岛，降低等离子体约束性能，甚至发生锁模，引起大破裂，对托卡马克聚变装置造成严重损伤，影响其安全运行。外加共振扰动场被广泛应用于控制撕裂模，但是存在一些局限性：静态扰动场在抑制撕裂模后，也可能因场穿透而激发锁模，并诱发大破裂；而转动扰动场用于撕裂模反馈控制时，存在易发生相位不稳定性而失去控制的缺陷。如何发展新的撕裂模控制策略，并在工程和实验物理上应用这些策略，对撕裂模控制具有重要意义。本论文基于J-TEXT实验研究，结合实际情况提出了利用变频转动扰动场反馈控制撕裂模的策略。由于这种反馈控制策略对撕裂模转动有较大的加速效应，必须对扰动场的频率进行连续的快速反馈调节。为实现该目标，本论文研制了一套连续变频转动扰动场系统，该系统包含一套新建的连续变频的双极性电源系统、新开发的控制系统配合现有的J-TEXT扰动场线圈及磁探针测量阵列构成，实现了基于实时频率和实时相位反馈的撕裂模控制新策略，并对其控制过程中的物理机制开展了系统地研究。
　　首先，研制了一套快响应的双极性脉冲电源系统。该电源系统攻克了输出电流频率宽范围快速变化，且电流换向时间短、电流相位控制精准这几个难点，并尽可能减小电源的研制成本和占用空间。针对连续变频转动扰动场系统中电感性扰动场线圈的电流需要快速换向这一关键挑战，充分利用谐振电路能快速实现能量交换的特点，在H桥逆变器中引入增压电容与负载电路电感谐振匹配的特性，提出了改进型的大功率逆变器拓扑结构，并完成了双极性脉冲电源主电路的整体设计，着重考虑了并联开关器件均流和减小母排漏感这两个问题。建设完成了两台双极性脉冲电源，其输出电流可以在50μs内完成从正向最大值变换到负向极大值的快速换向过程，其输出电流频率可在1~8kHz内连续变化，并且在4~8kHz内频率响应可达到500Hz/ms，最大电流输出幅值为3kA。
　　其次，设计了连续变频转动扰动场的控制系统。该系统由撕裂模相位和频率检测系统和电源控制系统共同组成，可以实现两种撕裂模反馈控制逻辑。考虑到撕裂模检测系统和双极性脉冲电源主电路拓扑结构的特殊性，设计了基于锁相环的电源保护系统，以保证电源能在高频率、大电流下可靠运行。将整个连续变频转动扰动场系统应用到撕裂模反馈控制的物理实验研究中，成功实现了撕裂模反馈控制。对基于实时频率反馈的撕裂模控制策略，系统地研究了其性能，在最佳控制条件下，可以将撕裂模频率从4.5kHz加速到7.3kHz，但是目前还未观测到对撕裂模幅度带来显著的抑制效果。
　　最后，系统研究了变频转动扰动场与撕裂模在低转差区间的相互作用。基于实时频率反馈控制撕裂模的一个核心难点是，维持外加动态扰动场转动频率始终比撕裂模频率高一个较小的频率值，同时还要避免两者频率锁定后锁相到解稳区。在这样一个低转差区间内，观测到撕裂模的瞬时转动频率发生了非常显著的振荡。基于环向力矩平衡方程和动量输运方程，建立了在低转差区间内转动扰动场与撕裂模相互作用的理论模型，推导出了此过程中撕裂模瞬时转动频率的解析表达式，并且由此给出了一种新的等离子体环向粘滞系数的测量方式，测量出了J-TEXT托卡马克等离子体的环向粘滞系数约为3.3±1.7m?/s。该工作对于将来利用连续变频转动扰动场系统更加精准、高效地控制撕裂模具有重要意义。