变极性埋弧焊电源是一种特殊的交流方波电源,其电流频率、DCEN及DCEP时间、幅值五个参数均可分别独立调节,可有效调节电弧力、热量分配关系及母材热输入量来控制熔深及焊缝正反面成形。该电源既拥有直流电源在焊接速度、熔深等方面所具有的优点,还拥有交流电源在熔敷率、抗磁偏吹等方面的优势,可以有效解决直流埋弧焊和交流埋弧焊存在的缺点以及模拟控制系统的不足。本文设计的变极性埋弧焊电源主电路结构采用两级逆变,前级一次逆变主电路采用全桥零电压软开关(FB-ZVS-PWM)电路结构,后级二次逆变主电路采用半桥逆变式电路结构。根据设计的电源主电路拓扑结构,设计了一种以单片机PIC16F877A为核心的数字和模拟混合控制系统,包括外特性控制电路的设计、驱动电路的设计、控制系统的硬件、软件设计和人机交互界面设计等。前级一次逆变主电路在控制电路的控制下实现主电路工作模式的切换,降低主电路开关损耗,避免主电路在轻载时产生占空比丢失现象,增加电路系统的可靠性和稳定性。对设计的变极性埋弧焊电源控制系统进行了实验,并分析测试波形,结果表明:控制系统能够很好的完成一次逆变电流正负半波幅值的脉动给定,同时一次逆变给定信号在频率和周期上同二次逆变两组开关管的驱动信号能够保持严格的同步,实现了对焊接电流频率、DCEN及DCEP时间、幅值五个参数分别独立可调。键盘与液晶的配合使用实现了对电源焊接电流参数的给定和功能的选择,完成了用户和控制系统的信息交换。