J-TEXT托卡马克装置上正在进行电子回旋共振加热(Electron Cyclotron Resonance Heating，ECRH)系统升级，为了完成原有的一套100kV/60A脉冲阶梯调制(Pulse Step Modulation，PSM)高压电源与新回旋管的参数适配，主要解决高压电源存在的输出电压超调问题，本文主要对PSM电源模块进行研究与设计，提出了一种基于直流母线电压控制的新型PSM模块电路拓扑及其控制方法，可以大幅度减小模块输出电压超调，完成了750V/25A的单模块样机研制和性能测试，并对多模块运行进行了仿真验证。
　　基于现有的PSM电源模块对传统模块产生输出电压超调的原因、大小及其影响因素进行研究分析，据此开展新型模块方案的研究与设计。综合模块的性能需求、安全可靠性和成本等因素，本文采用新颖的母线电压控制方法，提出了一种新型PSM电源模块方案，该方案可以解决模块输出电压超调的问题，而且模块的电路结构和控制较为简单、成本较低。
　　根据提出的新型模块方案开展750V/25A模块样机的研制工作。首先介绍了电源模块的正常工作流程，对模块主电路关键器件的选型设计和参数计算方法进行研究分析，结合模块的保护需求重点分析了IGBTs和SiCMOSFET缓冲电路的参数设计；其次结合工程经验，从主电路和控制回路两方面分析了电源模块的电磁兼容、散热和空间布局等设计，完成了电源模块的结构设计；最后根据模块控制系统的功能和要求完成了模块控制系统的硬件设计和基于DSP实时操作系统μC/OS-II的程序设计。
　　结合模块样机的控制需求完成正常和异常工况下的性能测试，测试结果表明本论文所提出的新型模块方案设计方法有效、可行，所研制的模块样机输出电压超调小(＜±1%)、动态响应速度快(0.5μs)，完全满足设计要求。基于模块样机原型参数搭建PSM高压电源的Simulink仿真模型，用于验证本文提出的模块方案对高压电源输出电压超调的抑制效果，结果表明，高压输出超调可被抑制在±1%以内，且不受上升时间的限制，可以显著改善PSM高压电源的性能。