辅助加热是托卡马克装置实现等离子自持燃烧的必要手段,各种辅助加热方式均需要高压直流电源为其关键部件供电。辅助加热系统要求其高压电源具有电压高、容量大、精度高、纹波系数小、响应迅速等特点,电源性能对辅助加热系统的稳定可靠运行影响极大,因此对辅助加热系统特种高压电源技术开展研究具有重要意义。辅助加热系统高压电源的主要技术方案有两种：脉冲阶梯调制(Pulse Step Modulation, PSM)电源技术与逆变型高压电源技术,本文对这两种电源技术的电路拓扑与控制策略等若干关键问题进行了研究。本文研究了PSM高压电源的单级主变压器拓扑结构及系统绝缘。提出了将单级多绕组干式变压器向模块供电并实现电气隔离的主变压器系统拓扑结构应用于100kV PSM电源,以减小系统占用空间；研究了移相变压器绕组联结方式,通过主变压器一次侧绕组采用延边三角形移相,以实现多脉波整流,减小了输出纹波,而二次侧绕组全部采用Y型接法,降低了每相绕组电压：对变压器系统容量、绝缘等电气参数选择进行了计算。研究了PSM高压电源在工程建设中的绝缘技术,设计了100kV PSM绝缘安装支架及模块内部控制电路的隔离供电系统,并开展了高压试验。本文对PSM电源的软启动技术进行了研究。提出了对PSM电源启动过程二次侧绕组进行并联简化等效后再折算为直流等效电路的简化分析方法,针对电网供电与脉冲发电机供电的PSM电源不同特点分别研究了串电阻启动与调压启动两种不同的软启动技术。研究了PSM电源串电阻启动的简化方案,分析了该方案下电路的暂态过程,提出了启动电阻的选择判据,并进行了仿真与实验验证。研究了调压启动的原理,提出了电路冲击电流的计算方法,并据此提出调压启动中交流电源电压上升速率的选择判据。根据计算与仿真为J-TEXT装置100kV PSM电源设计了调压启动方案,并应用于高压电源的实际运行中。本文对单级逆变型高压电源的电路拓扑进行了研究,重点分析其中隔离型直流升压变换电路的拓扑结构及工作过程。研究了基于三相三电平逆变的隔离升压型直流变换电路的占空比调制方式。对比了隔离升压变压器采用不同绕组联结方式时的电路特性,并确定D-Y型绕组联结方式以增大变比并减小纹波。研究了输出电流连续条件下,占空比从0到1变化时电路的六种工作模式,并分析了不同工作模式的临界条件。本文研究了逆变型高压电源稳态电压及纹波控制策略。基于三相三电平隔离型直流升压变换电路的工作过程,研究了占空比及系统参数对其输出电压及纹波的影响。分析结果显示按隔离变压器变比折算后的直流升压变换电路等效升压比为3时,其输出纹波最小,并据此提出对直流母线电压与输出电压进行联合反馈控制的总体控制策略,该控制策略可使逆变型高压电源运行于输出纹波最小的稳态工作点。针对应用于国际热核聚变实验堆(ITER)的逆变型直流高压电源初步电路方案,基于本文提出的控制策略设计了新的稳态控制系统,并进行了仿真研究。最后搭建了400V、6A的实验样机,对逆变型高压电源的电路工作模式、输出电压及纹波控制策略进行了实验验证。