托卡马克装置是目前最有希望实现可控核聚变的技术，对人类探索未来清洁能源有着重要意义。极向场磁体系统是托卡马克中产生、维持和控制等离子体电流的关键子系统，对磁体线圈的电流及馈电设计是托卡马克放电实验研究的基本课题之一。本文通过分析极向场磁体线圈与等离子体之间的电磁关系，对准雪花偏滤器位形放电极向场线圈电流的设计、线圈馈电方式的优化设计、等离子体交流放电极向场线圈电流设计等问题进行了研究，具体内容和创新如下：
　　(1)推导了超导聚变装置等离子体平衡方程，建立等离子体电流模型，并详细介绍了所有影响等离子体与极向场线圈电磁关系的参数。
　　(2)研究了极向场线圈电流对等离子体位形的控制作用，通过求解单线圈电流扰动下的等离子体自由边界平衡问题，计算了等离子体位形与磁通分布对线圈电流的响应，通过拟合多线圈电流扰动下等离子体磁通分布的响应，优化了用于位形控制的等离子体磁通响应矩阵，证明了与目前计算响应矩阵的方法相比，其精度更高。
　　(3)研究了不同等离子体位形参数对应的平衡极向场线圈电流，通过正交实验法，解决了准雪花偏滤器位形设计中遇到的极向场线圈电流过大的问题，发现了在设计放电平衡位形时，可以通过调整位形参数来获得预期的极向场线圈电流。
　　(4)提出了一种极向场线圈分布式和集中式一体化的馈电电源设计方案，与每套线圈由单独的电源供电相比，通过添加快速响应的电源配合极向场主电源对多个外围极向场线圈供电，能提高其对等离子体垂直位移的控制能力，同时大大优化了电源配置。
　　(5)研究了聚变装置交流运行模式，提出了电流密度翻转的等离子体平衡构建方法，通过改变多项式电流模型的参数，求解归一化等离子体平衡方程，可以获得不同的零电流等离子体平衡位形以及电流翻转时的等离子体平衡演化。以J-text托卡马克为模型，研究了带铁芯托卡马克的固定边界平衡求解方法，并编写了计算程序，计算了电流翻转时的极向场线圈电流波形，提出了交流运行模式下的电源配置要求和配置方案。
　　本文工作为托卡马克装置等离子体放电的极向场线圈电流与馈电设计奠定了一定的理论与技术基础。