注水开发作为提高石油采收率和保持地层压力的重要手段，已被国内外油田广泛采用。近年来，随着注水开发的持续进行，注水地层、采油井和地面集输系统的结垢问题变得越来越严重，引起了越来越多的关注。本文采用了一种基于超声-电磁混合场的新型防除垢技术，该方法将超声波防除垢技术和电磁场防除垢技术相结合，具有物理法防除垢费用低、适用范围广、不会造成环境污染等优点，同时解决了单一物理场对水的物理化学性质影响较小，防除垢效果不明显的问题。本文首先对超声波和电磁场防除垢机理进行了研究，分析了影响超声波和电磁场防除垢效果的因素，使用MATLAB和ANSYS进行了模拟和仿真，得到了超声波和电磁场防除垢的最佳参数和条件，在此基础上分析了超声-电磁混合防除垢的机理。电源系统是超声-电磁防除垢装置的核心，本文采用TMS320LF2407DSP为控制芯片，根据超声-电磁防除垢电源的工作原理和负载特性，完成了电源的设计：（1）主电路的整流部分采用了斩波式整流结构，高频逆变部分采用了级联多电平结构，通过控制级联单元的开关角度，实现了在消除低频谐波的同时总谐波含量最小，搭建了仿真模型，证明了该方法的正确性；（2）频率跟踪采用了变步长数字锁相环方法，通过改变逆变器工作频率来实现；（3）功率控制采用了增量式PI调节方法，通过调整斩波开关管的占空比来实现；（4）设计了相关的采样电路、有效值转换电路、驱动电路和保护电路等；（5）在CCS环境下，完成了PWM驱动、频率跟踪、PI调节等相关程序的编写。通过分析超声波换能器的阻抗特性，设计了基于磁通控制可控电抗器的动态匹配方案，仿真实验结果表明：通过改变注入电抗器二次侧的电流值能够实现换能器的动态匹配，在锁相环的配合之下便可实现负载网络谐振频率与换能器串联谐振频率的一致，减小了负载电流的谐波含量。最后，完成了三级联单元的七电平逆变器模拟装置的制作，输出的电压波形质量良好，适合高频大功率场合的使用。进行了超声波、电磁场和超声-电磁混合场的防除垢实验，实验结果表明，超声波和电磁场的协同大大提高了防除垢率，效果优于单一场。