铝合金应用广泛,提高其产品质量,降低生产成本意义重大。将功率超声场作用于铝合金铸造过程可以细化晶粒,改善铸锭性能。本课题源于国家重大基础研究发展项目(973计划)“高性能铝材与铝资源高效利用的基础研究”子项,对超声电源进行了研究和设计。论文分析了功率超声在铝合金铸造过程中的作用机理和工艺过程,提出了超声电源的控制要求和设计方案,设计了新型超声电源的主电路和基于DSP TMS320F2809的控制电路以及外围硬件电路,研究了频率跟踪软件和系统调功软件,并进行了仿真研究。在系统主电路的设计中,为了满足工艺要求并提高电源的功率因数和抗干扰性能,将三电平直流变换器引入主电路拓扑结构,并在该变换器中实现软开关技术,论文详细阐述了其工作原理；针对压电换能器的阻抗特性设计了高频变压器和可控数字电感以实现负载端与电源端的阻抗匹配。在系统软件的设计中,针对由于温度变化等原因导致换能器谐振频率变化的问题,设计了基于模糊控制算法的频率跟踪和调功系统软件,并采用“粗调”和“微调”的控制思想来提高系统的运行效率,仿真结果表明采用模糊控制算法的控制方式可以实现频率的快速跟踪和功率的稳定调节,系统响应快,工作稳定。论文最后对所做工作进行了总结,并提出了一些有待于进一步研究的问题。