EAST装置是我国九五重大科学工程,为未来聚变实验装置提供重要的工程与物理实验基础,开关网络单元是EAST装置建立等离子体的关键部件之一。本论文根据开关网络单元15 kA额定电流及2.0 kV开断电压的要求,研制了一种基于IGCT器件并联的双向H桥直流固态断路器。对比于目前晶闸管并联的直流固态断路器,本断路器具有双向快速分断、维护方便及占地面积小的优点。本文的主要工作内容与创新如下:对基于双向H桥固态断路器的开关网络单元换流过程进行了深入的研究,提出了换流回路电气参数的设计依据。优化和解决了在快速关断过程中功率器件反向峰值过电压问题,以及普通二极管组件在反向恢复过程中的振荡问题,完成了双向H桥固态断路器对称模块化结构的设计。分析了并联功率组件间动静态均流的主要影响因素,着重分析了并联组件结构中杂散参数对动静态均流的影响。在建立并联功率组件结构和电路模型基础上,进行了电路和结构联合仿真分析,通过不断优化结构和改善电路中的杂散分布参数,成功地解决了8支并联IGCT器件间动静态均流问题。试验结果验证了仿真分析过程的正确性与并联组件结构的合理性,这种仿真模型为并联组件的结构与动静态均流设计提供了重要的工程指导。根据双向H桥固态断路器的高通态损耗特点,首先通过功率器件工艺改进及优化筛选,降低了功率器件的总功率损耗;同时对功率并联组件中水冷散热器的流道结构模型进行了深入的研究,仿真与分析对比了两款不同流道结构的水冷散热器散热性能。最后基于上述模型,提出了一种双层阿基米德螺旋流道的水冷散热器结构设计,解决了大电流运行下功率器件的热稳定问题,其低热阻特性减少了并联功率器件数目,降低了功率器件并联结构设计难度。研制了2 kV/15 kA直流全控型双向H桥固态断路器装置,通过常规与型式试验实现了额定参数电流下的快速双向分断,同时并联IGCT组件间的均流系数达到0.9以上。仿真分析与试验结果均证明了该固态断路器设计方案的可靠性与可行性。