电力变压器是基于电磁感应原理的一种静止电机，是电力网络中最常见的非线性元件之一。准确建立电力变压器的非线性模型是对电力网络进行稳态、暂态分析的基础。　　论文以变压器非线性模型作为研究对象，针对变压器非线性模型在托卡马克装置中的应用，围绕变压器非线性模型的电磁基础、建模分析，变压器非线性模型在高压直流缓冲器、CFETR配电系统和托卡马克磁压缩等离子体中的应用这几方面，进行了比较深入的理论分析、仿真计算和实验验证。　　磁滞回线是研究变压器非线性模型的电磁基础。为了提高平行四边形磁滞回线的准确性，消除其拐点处磁导率突变，论文采用分段线性插值的方法描述其拐点处的磁导率，从而实现对平行四边形磁滞回线的优化。通过仿真及实验的对比分析，验证了该算法的准确性，可将其应用到变压器非线性模型的建模中。　　变压器非线性模型的建模关键在于对激磁阻抗的准确表征，论文直接从变压器铁心叠片的涡流损耗特性出发，推导出非线性激磁电阻的表达式;并在优化的平行四边形磁滞回线的基础上，推导出非线性激磁电感的表达式;将非线性激磁电阻和非线性激磁电感并联来描述激磁阻抗，进而建立变压器非线性模型。接着，在变压器T型非线性等效电路的基础上，通过电路等效变换，建立了变压器反Γ型非线性等效电路。　　高压直流缓冲器是托卡马克装置外加热系统中用于抑制短路电流、保护电力系统的一种类变压器故障电流保护装置。利用变压器非线性模型的基本原理对其进行数学建模，并在Matlab/Simulink中建立其准确仿真模型，通过仿真及实验的对比分析，验证了该模型的准确性。基于该仿真模型，分析缓冲器非线性等效电路的动态响应以及短路电流产生毛刺的机理和抑制方法。并在综合分析ITER中性束注入系统分布电容的基础上，利用缓冲器的仿真模型对ITER缓冲器的设计参数进行设计研究。　　CFETR配电系统将由500kV双母线高压输电网经500/66/22kV主降压变压器供电。论文基于变压器非线性模型，对CFETR稳态电网的500kV主变压器进行了空载合闸激磁仿真分析，结果表明空载激磁电流包含较多的低次谐波成分;通过分析短路阻抗对电压调整率、无功损耗、短路电流、动稳定性、制造成本及附加损耗的影响，确定脉冲电网500kV主降压变压器采用类ITER的低短路阻抗变压器;基于硅钢铁心和非晶铁心的性能比较，确定22kV配电降压变压器可采用非晶铁心以实现高效节能。　　托卡马克装置可视为原边为极向场线圈、副边为等离子体电流的类变压器装置。通过在托卡马克装置真空室内增加垂直场线圈，可以实现在水平方向压缩等离子体的目的。论文给出了托卡马克装置磁压缩等离子体的模型，基于EAST放电参数进行了径向磁压缩的理论计算，通过磁压缩可以显著提高其等离子体电子温度和密度，并进一步地提高等离子体的约束参数，这为EAST实现高参数运行提供了一条非常有前景的路径。