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国际热核聚变实验堆ITER是目前世界上规模最大的全超导托卡马克装置，由32个国家共同研制，旨在验证和平利用聚变能的科学和技术可行性。作为托卡马克装置的重要子系统，ITER极向场电源变流器系统是目前世界上功率最高、运行模式最复杂的特种电源系统。现有的电源控制系统软件框架已无法满足ITER苛刻的实时控制要求和大容量的现场信号实时采集及处理需求。因此，本文以ITER极向场电源变流器及其控制系统为研究对象，提出了针对聚变装置磁体电源控制系统软件的新架构，重点对ITER极向场电源控制系统的实时控制及故障保护、快速模拟信号采集及微秒级滤波、大容量设备状态信号实时采集及处理、毫秒级短包多发实时通信、软件运行状态自我诊断及冗余容错设计等关键问题进行了深入的研究，并结合ITER变流器测试平台对关键问题的解决方案进行了实验验证。本文的主要内容和创新点具体如下: 1.首次提出了基于数据适配和主从结构的五层软件系统模型，采用面向对象的方法定义了适用于复杂变流器系统实时控制的软件构件和接口关系，实现了整流器实时控制及故障保护、实时数据采集及在线滤波、同步数据通信、大容量设备状态信号采集及设备状态诊断等功能，满足了ITER极向场电源变流器控制、保护及状态诊断需求。 2.提出了针对极向场电源控制系统特点的控制软件容错设计方案，引入了信息冗余、时间冗余和软硬件综合冗余等多种设计方法，极大增强了系统的稳定性和容错能力，提升了设备安全性及可靠性。 3.在极向场电源控制系统中提出了对硬件驱动进行分层设计，抽象硬件操作接口，隔离对硬件的直接操作，大幅缩短了底层软件的研制周期，并有利于提高软件开发质量。 4.提出了分时访问的策略提高现场总线数据传输效率，采用控制协议组合方法精简总线通信流程，满足了ITER极向场电源控制系统数据采集通道多、位置分散、定时苛刻等需求，也为将来采集通道的扩展预留了升级空间。 所研制的ITER极向场电源控制系统软件已部署于ITER变流器测试平台，顺利完成了多套ITER极向场变流器的测试任务。经过长达两年的运行，验证了所设计的软件框架具有高实时性、高稳定性及大容量信号采集及处理能力，完全满足ITER极向场电源控制需求，并具备作为标准软件应用于未来CFETR磁体电源控制的充分条件。所提出的控制系统软件框架及其设计方法，不仅适用于聚变装置，而且可以推广到国民经济的其他分布式实时控制应用领域。