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随着我国航空航天、汽车、轮船等工业技术的飞速发展，对于铝及其合金的焊接质量要求也越来越高。铝及其合金的焊接多以变极性等离子弧焊为主，其内部电源的设计是影响焊接质量的关键因素之一。现有变极性等离子弧焊电源的设计以传统的模拟控制系统，PID控制策略为主，由于变极性等离子弧焊过程具有非线性、时变性特点，使得其控制精度与动态特性之间的矛盾难以有效协调。 本文首先介绍了变极性等离子弧焊电源的国内外研究现状，结合中厚铝合金板的焊接需求以及变极性等离子弧焊电源的发展趋势，提出了一种数字式变极性等离子弧焊电源主电路及控制电路的设计方案。该方案基于现有双逆变式变极性等离子弧焊电源的电路，设计了基于软开关Buck电路的后级功率调节电路，并给出了每个部分相关的元件及参数。同时，以具有高速数据处理和运算能力的DSPTMS320F2812芯片为核心，进行了电源控制算法实现电路的设计，实现了电源的数字化控制。 其次，针对变极性等离子弧焊电源中控制精度与动态特性之间难以协调的问题，提出了以神经网络优化的变间距模糊PID控制方法：前端以神经网络算法对主要工艺参数解耦，以保证网络的快速收敛，避免出现局部极值。后端采用变间距模糊PID控制，来调节动态特性与控制精度之间的矛盾。 最后，基于MATLAB软件的SIMULINK模块对电源整体和控制电路进行了仿真研究。仿真结果表明：经优化后的模糊PID控制，有效调节了控制精度与动态特性之间的矛盾，输出电压电流波形稳定，输出电流最大值可达500A，输出电流频率调节范围为10Hz～200Hz，占空比调节范围10%～90%。满足了中厚铝合金板的变极性等离子弧焊接的性能指标要求，具有一定的理论指导意义。