ITER(国际热核聚变实验堆)极向场变流器是ITER磁体电源系统的重要组成部分,其主要功能是为ITER极向场超导线圈提供连续、任意可调的电流,以实现等离子体的驱动与位形控制。出于ITER"先进托卡马克运行模式”对等离子体驱动和控制的需求,ITER极向场变流器设计参数高达1.42kV/55kA,且需要四象限有环流运行,其设计参数远远超出目前在运行托卡马克的极向场电源。由于高额定运行电压,以及ITER托卡马克对系统稳定性的要求,ITER极向场变流器采用了其他大功率变流器极少采用的非同相逆并联结构。而非同相逆并联结构在增强系统故障抑制能力的同时,却会引入一系列强电磁干扰问题,这是其他极向场变流器设计中从未遇到过的问题,需要具体的分析。另一方面,ITER极向场变流器的稳定运行是ITER托卡马克正常、稳定运行和等离子体物理实验的重要保证,有必要对其存在的电磁问题进行系统、全面和深入的分析与设计。本文针对ITER极向场存在的电磁问题进行了研究,主要完成了如下工作：首先,首次将交流封闭母线应用于整流系统,并提出了非正弦电流交流封闭母线电磁屏蔽分析与设计的方法,极大地减小了交流母线产生的空间时变磁场,解决了交变大电流(有效值22.5kA)引起的强电磁干扰问,同时验证了交流封闭母线应用于整流系统的可行性。其次,基于部分元等效电路法(Partial Element Equivalent Circuit, PEEC),总结和提出了用于大功率变流器桥臂均流结构设计的均流方程法。该方法通过将桥臂结构进行分解、离散,提取电感矩阵并建立耦合方程来分析大功率变流器多并联晶闸管的均流问题。在考虑桥臂结构的相互耦合的同时,均流方程法充分考虑电流的趋肤效应和并联晶闸管的非线性阻抗特性对桥臂均流的影响,为大功率变流器桥臂结构设计提供了系统性的分析方法,解决了ITER极向场变流器12并联晶闸管桥臂的均流结构设计问题,设计出的桥臂均流系数远高于ITER的设计要求。然后,提出了基于PEEC法和空间任意线电流磁场表达式的用于大功率变流器时变杂散磁场分析的方法。分析了ITER极向场变流器控制、测量系统的电磁环境,并重点分析了直流场和工频场分量的具体分布,说明了ITER极向场变流器进行相关电磁兼容测试的必要性,并为其电磁兼容设计及测试提供了必要的输入。最后,为满足ITER组织对相关设备的磁场电磁兼容测试要求,同时为ITER极向场变流器相关设备提供电磁兼容测试条件,根据ITER组织对测试磁场的相关定义,理论分析了两方形线圈系统的磁场均匀性问题,提出了优于常规Helmholtz线圈的双线圈结构,总结出一系列用于线圈快速设计的通用公式,并完成了测试磁场发生器的初步设计工作。电磁分析与设计是ITER极向场变流器研制工作的主要组成部分。本文就ITER极向场变流器存在的若干电磁问题进行了具体的分析,并提供了一定的解决方案,这对保证ITER极向场变流器的稳定运行有着重要的意义。到目前为止,ITER极向场变流器已完成所有设备的设计、加工、制造和测试,以及第一套样机的集成安装及测试,并成功完成了72小时连续运行试验,通过了ITER组织的验收。对于未来大型托卡马克,其磁体电源设计参数更高,设计难度更大,本文的研究内容将为其研制工作提供一定的参考和借鉴。