现代船舶及海洋装备的甲板通常由较薄钢板拼焊而成,焊缝繁杂致使甲板因焊接过产生的收缩变形、失稳波浪变形等残余变形而不平整。传统解决方式往往采用火焰加热的矫平工艺平整甲板。近年来出现的感应加热矫平工艺以其加热速度、区域精准可控和环保节能的优势逐步取代传统火焰加热矫平工艺。该工艺采用感应加热矫平机将正弦波高压小电流交流电变换成高频矩形波低压大电流交流电并传输至感应加热端,在感应加热端的钢板中产生涡流热能和磁滞热能实现电磁、磁电转换,使焊接接头应力松弛,应力分布重新调整和改善,以消除因焊接过程不均匀加热钢板产生的残余应力变形。传统感应加热设备由于工作环境复杂等因素导致其整体功率因数较低,本文旨在设计功率调节系统及频率跟踪系统使得感应加热矫平机能量转换效率最大化。船舶甲板感应加热矫平机采用分体式、模块化结构,主要由研制的固定式调功器、移动式调频器和小车式感应加热器通过电缆串联组成电能变换及能量转换系统。研究了基本功率因数矫正电路及电压、电流谐振逆变电路的电路特性及应用场合,选取设计Boost PFC电路,电压型谐振逆变电路分别作为调功器及变频器的主电路拓扑结构,并对主电路及谐振槽路进行了参数计算。研究了以STM32F429为核心的调功器控制系统及人机交互界面,实现工作参数的实时显示及故障监测。研究了以FPGA为核心的变频器控制系统,以QuartusⅡ为开发平台使用Verilog HDL语言详细设计全数字锁相环,使变频器频率的跟踪调节以全数字化方式实现。采用迟滞比较电路反馈交流电电流相位与输出电压信号比较对变频器逆变频率进行动态调整。研究设计调功器及变频器的采样电路、故障电路及供电电路等辅助电路。最后对调功器及变频器主电路关键点进行了波形测试。船舶甲板感应加热矫平机采用分体式、模块化结构,方便收纳、移动和作业,小车式感应加热器可按需要移动至任意甲板区域施行感应加热矫平工艺,加热电流、加热时间和加热温度等参数均可直接在人机交互平台控制和显示,显著提高了矫平质量和平整效率,完全消除了火灾隐患。感应加热矫平机输出回路瞬时阻抗始终为准纯电阻性态即矫平设备始终工作在准谐振状态,极大提高了高频低压大电流交流电的功率因数,可将电网提供的电能最大化转换成钢板中的涡流热能和磁滞热能。实验测试和造船厂应用表明,船舶甲板感应加热矫平机电能变换及能量转换系统工作稳定可靠,突破了不能高效长距离输送高频低压大电流交流电的技术瓶颈。