本文首先介绍了变极性等离子弧焊电源的提出及目前国内外的研究现状。针对铝合金的焊接要求和变极性等离子弧焊电源的发展趋势,提出了变极性等离子弧焊电源主电路和控制系统设计方案。本文主要介绍了所研制的变极性等离子弧焊电源的组成结构和控制电路。电源主电路单电源供电,选用输出功率较大的全桥双逆变结构。前级逆变器工作频率为20kHz,电源输出最大电流可达500A。主电路系统由输入整流滤波电路、前级逆变电路、输出整流滤波电路、后级逆变电路和高频引弧电路等。文中详细讨论了上述电路的设计过程并计算了各元器件的参数。控制系统采用PWM控制方式,前级逆变控制器以电压型的PWM集成电路SG3525A为核心,设计了外围电路,采用EXB841芯片对脉冲信号进行功率放大后驱动前级功率开关管,具有正负偏压、过压、过流检测、软关断等主要特性;后级逆变控制电路采用PWM芯片SG3526,并设计了外围电路和相应的驱动电路,采用TLP250对脉冲信号进行功率放大后驱动后级功率开关管的开通和关断,实现电流波形的转换,得到满足焊接工艺要求的交流方波。设计中采用Matlab的simulink模块建立主电路仿真模型,对设计方案和实验过程进行验证和调整,得到了变极性电源输出的波形,并给出了影响波形实现的关键因素,验证了设计的合理性,节约设计成本,提高工作效率。本文根据理论设计和仿真实验,设计了一台变极性等离子弧焊电源。通过联机调试,对该电源组成部分以及调试中的一些问题进行了试验分析,并记录了试验过程中的数据和相关波形。试验表明,该电源获得了电流频率、幅值、正负半波导通比均可独立可调,控制系统运行稳定,可靠性高。