逆变弧焊电源在发展过程中伴随着可靠性、稳定性、整机效率、电磁兼容性等一系列问题。对其性能的优化是一个永恒的话题。针对上述问题,本文对逆变弧焊电源系统进行了全面的建模、仿真及实验研究。具体内容如下:(1)系统地介绍了逆变弧焊电源主电路原理、控制电路原理、电弧负载特性及电弧动特性对弧焊电源的要求。利用Matlab/Simulink和SimPowerSystems分别建立了主电路、控制电路、电弧负载的器件级模型和数学模型,用于对系统进行全面完整的仿真研究。(2)对弧焊电源的动特性进行了仿真及实验研究。输出电感与弧焊电源的动特性密切相关,因此首先利用传递函数理论对逆变弧焊电源进行了频域分析,分析了滤波电感对动特性的影响。对仿真模型进行仿真调试,验证了所选的电感参数是合理的,同时通过仿真确定了其它电路参数。在确定好的电路参数下对系统的空载电压、焊接过程、空载到短路、负载到短路的动态过程分别进行了仿真及实验测试,测试表明系统工作稳定,具有良好的动特性,满足焊接工艺要求,而且仿真结果与实验结果吻合得很好,证明了所建模型以及研究方法的正确性。(3)对逆变弧焊电源的主电路进行了改进及实验验证。传统半桥逆变弧焊电源主电路中需要两个大容量的电解电容器和防浪涌冲击电流的软启动电路,导致电路体积较大,而且限制了逆变电源的高频化。改进的主电路减小了电解电容的容量,采用了输入EMI滤波电路,去掉了软启动电路,从而减小了电源体积,降低了成本。通过一系列对比分析及实验研究,发现改进的主电路在效率、功率因数、抑制冲击电流、降低谐波畸变率等方面也有所改进。(4)对逆变弧焊电源中的非线性现象进行了初步的仿真研究。首先推导出半桥逆变主电路的等效Buck电路拓扑结构,从而巧妙的简化了对半桥变换器的建模,可以采用已有方法对其建模仿真。仿真表明系统在24V/100A工作点处,输入电压、滤波电感、焊接等效电容等电路参数变化时,系统出现了由倍周期分岔到混沌的演变过程。仿真结果表明,输入电压的大幅度波动、不适当的变压器变比、不合理的电感参数以及焊接等效电容的大范围变化都可能把系统带到混沌运行区域。这对电路参数的选择起到很重要的指导意义。本文的研究对提高逆变弧焊电源的可靠性和稳定性具有一定的实践指导意义,顺应了逆变弧焊电源高频化和绿色化的发展方向,为焊接设备性能的进一步提高奠定了基础。