重复平顶脉冲强磁场具有磁场强度高、平顶纹波系数小、重复平顶和能够较长时间运行等优点,在中子衍射、太赫兹辐射、磁制冷、污水处理等研究领域均有广泛的应用空间,能够更好地满足一些科学实验对于磁场的越来越高的要求,因此重复平顶脉冲强磁场将是未来磁场研究和发展的新方向之一。本文根据重复平顶脉冲强磁场的特点,并结合华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心现有电源及磁体条件,选择脉冲发电机作为电源,重点研究了重复平顶脉冲强磁场产生的实际电路设计、磁场平顶纹波分析及控制策略和远程监控系统的具体实现方案。在重复平顶脉冲强磁场电源系统设计方面,选择了储能高、可控性好的100MVA/185MJ脉冲发电机型电源,经串联12脉波整流器系统给长脉冲磁体供电产生磁场。并设计了逆变馈能阶段,在弥补飞轮脉冲发电机储能效率低的劣势的同时提高了能量的利用效率。在磁场平顶纹波分析及控制策略研究中,根据发电机电源特性及磁体电阻发热模型,采用了在传统PID控制的基础上引入分段前馈加闭环的控制系统,保持了反馈系统能克服多个不确定扰动和对被控制变量反馈检验,减少超调的同时提高了控制系统的跟踪性能,增加了反应的速度与精度。分别计算出重复脉冲磁场进入平顶阶段的初始触发角以及保持平顶磁场的补偿触发角。使得重复平顶脉冲磁场能够准确地达到磁场设定值,并快速地稳定于平顶磁场。在重复平顶脉冲磁场的远程监控系统设计方面,分析了实际设备及现场环境,采用了基于OPC和Profibus_DP现场总线的远程控制系统。以MCGS为上位机监控软件,PLC300与PLC200为主从站控制器,在MCGS与S7-300的通讯中,利用OPC服务器为中介平台,解决了西门子产品通信协议不公开的难题,而S7-300与S7-200之间采用Profibus_DP现场总线技术实现数据共享,搭建了控制实验平台。实现了对脉冲强磁场装置的充电、励磁、放电、泄能等工作的远程控制及运行状态的实时监控。最后,在Matlab中对放电电路及相关控制策略进行仿真验证之后,通过实验调试得到了5T/10T/15T/20T(80ms)的阶梯平顶波形、重复四平顶20T/50ms脉冲磁场,平顶磁场的单次纹波系数达到千分之一,整体纹波系数达到千分之三,证明了设计的可行性,具有实际的工程参考价值。