焊接过程中产生的电弧等离子体中有各种带电粒子,若引入外部磁场,这些带电粒子会受到洛伦兹力的作用,使电弧等离子体的受力状态发生改变,这就为通过外加磁场来改善大电流GMAW焊接工艺,进而提高焊接效率提供了可能。磁控电源是磁控焊接技术研究中的关键设备之一,对焊接过程机理研究及质量控制有着直接的关系。所以本文应用逆变技术,研制一台以16位单片机80C196KC为控制核心的数字化双逆变磁控电源,其能够输出频率、占空比和幅值均可调的方波交流电流。磁控电源主电路采用双逆变结构,逆变器件选用IGBT,其中前级逆变选择半桥逆变拓扑结构,逆变频率为20KHz,通过电流闭环反馈控制前级IGBT的导通与截止,实现磁控电源功率的控制与调节;后级逆变采用全桥逆变拓扑结构,通过控制后级逆变电路IGBT的交替导通实现磁控电源输出方波交流电流的频率和占空比独立调节。文中对主电路中主要的元器件参数进行计算,并基于MATLAB/Simulink仿真软件,建立了磁控电源仿真模型,通过对磁控电源模型输出结果进行仿真和分析,为实际电路结构及参数设计提供理论指导。同时设计了输入端保护电路、EMI滤波器、吸收电路、半桥隔直电容保护等电路来优化主电路,用以保护开关器件,提高磁控电源工作可靠性。磁控电源控制系统选用实时性好且芯片功能丰富的80C196KC为控制系统核心,针对磁控电源需要实现的功能,设计了单片机最小系统、人机交互系统、电流反馈采样电路、D/A转换电路、前级逆变驱动系统电路以及后级逆变驱动系统电路。结合磁控电源工作时序及硬件电路设计,本文采用模块化编程方式来提高软件设计效率,并且为了加快磁控电源响应,提高控制精度,对实时显示子程序进行了优化设计。同时为了提高磁控电源在复杂工况下抵御干扰的能力,在程序设计时也采用软件抗干扰技术对软件系统进行改进,进一步提高磁控电源可靠性。对设计的主电路部分和控制系统部分进行反复调试和修正,确保各模块独立调试无误后进行了联机调试,对磁控电源输出励磁电流波形和对应参数下的磁场进行测试。实测当设定交变频率较低时,励磁电流波形与预期设计目标一致,而且得到了给定频率和一定强度下的对称交变磁场,即所设计的交变磁控电源达到了预期设计目标。但当设定交变频率较高时,实测结果显示由于电感负载产生的感抗过高致使电流上不去,磁感应强度很低,无法探讨高频交变磁场工艺对焊接过程的影响。所以本文在最后一章做了一探讨性试验,即在高频区间采用RLC串联谐振思想,在负载上串入一谐振电容来抵消电感负载产生的无功功率,提高电路功率因数,增大电源输出功率,从而使励磁电流有效值增大,以解决较高频率下磁控电源励磁电流的瓶颈问题。