磁约束聚变装置变流系统将交流电能转换为可控的直流电压/电流传输给装置内部磁体,从而实现等离子体的产生、约束、维持、加热以及等离子体电流、位置、形状、分布和破裂的控制。随着托卡马克电源功率的提高,运行模式的复杂,变流器运行过程中产生大量频谱复杂的非特征谐波,而绝大多数特征次谐波已经得到了有效抑制,过去常被忽略的非特征次如低次谐波、间谐波对系统产生越来越大的危害。如EAST装置在近些年的运行过程中观察到了幅值较大的二次谐波,远超国标限值。本文针对聚变电源系统出现的低次谐波和低频谐振现象,提出了一种谐振抑制型混合滤波方案,详细分析了其拓扑结构、深入研究了其控制策略并研制了试验实验平台,验证了提出方案的可行性,给大科学装置的应用提供了现实参考。本文主要研究内容和创新点如下:(1)详细分析了多种有源滤波器注入无源的方式,结合系统稳定性、可行性和经济性等多方面因素,依据聚变低频谐波发射和传导机理,提出了一种基于系统阻抗映射机理的新型谐振式混合有源滤波方案,建立了频带阻尼控制的数学模型,突破了无源滤波易谐振、有源滤波应用高压难的制约,同时解决了低次谐波和低频谐振抑制的问题。(2)通过对不同控制策略的数学模型分析,提出了一种基于多目标、多参考的低频复合矢量控制方法,根据该控制方法,建立了整个系统的电压前馈、直流稳压及指定次谐波电流分频无静差跟踪的控制模型,保证了混合有源滤波方案滤波效果,同时极大的增强了系统的鲁棒性。(3)深入研究了目前业界常用的谐波检测方法的适用性,指出了基于傅里叶变换原理、坐标变换原理及其它自适应等算法的不足,结合改进型有限冲击数字滤波及比例—谐振选频方法,提出了一种高精度快响应的综合谐波检测算法。(4)针对磁约束聚变装置磁体电源系统的阻抗频率特性及变流器低次谐波特征,设计了谐振抑制型混合滤波装置的实验平台,验证了提出的拓扑方案和控制、检测方法的正确性,为聚变应用提供了重要参考。