随着工业自动化程度和焊接工艺要求的提高,弧焊电源的数字化控制已成为焊接领域的发展方向。脉冲MIG焊以其轴向性好、飞溅小、焊缝成形美观等特有的优点在焊接领域得到了广泛的应用。全数字化控制的弧焊电源具有灵活性好、控制精度高和响应速度快等特点,能极大提高脉冲MIG焊的控制水平。本文首先对脉冲MIG焊的熔滴过渡行为进行了研究,分析了脉冲电流各参数的作用,并提出了对焊接电流和电压的双闭环控制方案。其中电流环采用变参数的数字PI控制,使得电流快速跟随给定;电压环采用平均电压闭环控制,实现电弧的稳定调节。本文结合当前嵌入式技术和EDA技术发展的最新成果,选用ColdFireV2核微控制器MCF5213CAF80和FPGA EP1C6T144C8设计了脉冲MIG逆变电源的全数字化控制系统,搭建了该系统的硬件平台。其中MCF5213CAF80作为主控制器,负责电压环控制和焊接事务管理;FPGA作为协处理器,负责电流环的控制以及数字PWM模块的设计。两者通过在FPGA内部实现的并行总线接口进行数据的交换。在研究脉宽调制工作机理的基础上,本文采用高速计数器法,利用VHDL语言在FPGA内部实现了数字PWM模块。较之采用专用PWM芯片设计的模拟PWM控制方式,数字PWM简化了控制系统与功率变换电路的接口,提高了系统的响应速度和稳定性。另外,本文将实时嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ移植到MCF5213CAF80中,各个任务可以进行独立设计,使得焊机的事务管理更加方便。本文最后对所设计的全数字控制系统进行了测试,包括A/D转换精度测试、保护电路测试、PWM输出波形测试以及焊接过程波形控制效果测试。实验表明,该系统能够实现精确的电流波形控制和弧压闭环控制,为后续复杂的工艺研究和专家库的建立打下了坚实的基础。