现代超声技术与国民经济的联系越来越紧密,其广泛应用于机电、冶金、化工、生物、环保、农业、海洋等重要相关领域。目前，国内外超声波电源系统的研究多数侧重于变频率、变功率、阻抗匹配、频率自动跟踪以及智能控制等方面，且多数为单个换能器，而应用于超声聚焦、超声悬浮和机械工程“内加工”领域研究的专用超声波电源系统较少，同时利用超声相控阵技术实现大功率超声聚焦应用研究的超声波电源系统也较少。基于此，本文提出基于STM32的超声相控阵电源系统研究与设计，通过STM32F4控制相控阵信号的时延，进而控制换能器阵列实现小功率、多频率的超声聚焦，从而为机械工程领域“内加工”加工理论的应用研究提供能量保障。　　本文以实现超声波的多频相控阵聚焦为目标，以实际制作的超声相控阵电源系统实验平台为研究对象，在电源系统实验平台研制过程中，研究超声相控阵电源系统的多频信号产生、高频信号功率放大、以及如何良好的实现多频信号相控聚焦等问题，论文的研究内容如下：　　（1）首先对相控阵超声聚焦技术进行理论分析，通过对超声阵列换能器进行合适的相位控制，得到灵活可控的合成超声波束。根据相控聚焦理论，选择合适的单一频率的超声波，运用MATLAB进行一维同频相控阵列聚焦仿真实验。然后根据已有相控聚焦理论和仿真实验结果，对多频相控阵超声电源系统的具体实现做出可行性分析，并确定相控阵超声电源系统的总体设计方案。　　（2）对相控阵超声电源系统的硬件电路部分进行研究和设计，将硬件部分划分为多个子模块进行研究。控制系统中主要研究控制系统如何协调各子系统的资源分配以及各进程间的运行。调压整流模块中主要研究如何实现直流供给电压的可调，从而保证电源系统的输出功率的可调性。信号发生及功放模块主要研究如何利用16个DDS模块实现32路高精度的PWM信号，以及高频逆变电路和相关驱动电路的实现。阻抗匹配模块主要研究采用何种匹配方式以及如何实现优良的阻抗匹配。反馈系统主要研究如何通过反馈系统的电压和电流的相位采集与处理实现电源系统的实时反馈控制。　　（3）根据相控阵超声电源系统的硬件电路对电源系统的软件算法部分进行设计，具体对主程序软件、晶闸管调压模块算法、DDS信号模块软件、反馈系统实时控制算法、系统软件保护以及超声相控阵列多频聚焦算法等软件算法部分进行了设计。其中对多频相控聚焦过程中的相位延时和信号的精度进行了详细的研究，针对可能发生的聚焦时延问题，进行了相关算法的优化。　　（4）在电源系统的硬件电路部分研制和软件算法部分的编写完成之后，需要进行一系列的实验，针对实验过程中发现的问题需要及时进行研究，并提出合理的解决方案，最终实现多频相控阵聚焦，完成相控阵超声电源系统的研制。