VP PMIG焊是一种交流脉冲熔化极焊接方法，是近几年才发展起来的一种新型焊接方法，可用于铝合金、低碳钢以及不锈钢的焊接，其特点是可以通过调整EN极性占整个变极性脉冲电流周期的比例(简称EN比率)，实现对焊接电弧能量和焊缝熔深的控制，非常适合于焊接薄板，焊接效率明显高于TIG焊。 根据薄板铝合金焊接工艺要求，设计了基于DSP控制的VP PMIG焊接电源的输出电流波形、焊接设备的结构以及控制系统，并研制成功用于薄板铝合金焊接的VP PMIG焊设备，该设备焊接过程稳定、控制精度高、参数调节方便。焊接电源主电路采用IGBT二次逆变技术实现变极性焊接电流的输出，一次逆变实现焊接电流的恒流控制，二次逆变通过控制焊接电流的频率实现电弧弧长的调节。针对铝合金VP PMIG焊接电流过零后存在电弧再引燃问题，采用单电源供电方式，设计了一种全桥式高压脉冲稳弧电路，可实现小基值电流过零时的双向稳弧，保证了焊接电流过零时电弧燃烧的稳定性。 采用DSP(TMS320F2812)作为控制系统核心，充分利用DSP运算速度快、精度高、数据处理能力强、I/O口资源丰富等优势，用软件编程实现复杂焊接过程的控制，减少了较多复杂的硬件控制电路，使焊接设备向柔性化控制方向发展。人机交互系统采用单片机控制，通过RS-485总线与DSP通讯实现数据的交换，可对9个焊接参数进行调整，并实时显示焊接电流和电弧电压。 设计了VP PMIG焊周期计算方法和弧长调节控制方法。在弧长调节中，没有采用传统的硬件压频转换电路，而是采用软件直接计算变极性脉冲电流周期的方法，间接控制脉冲电流频率。试验表明：所设计的弧长调节控制方法，能根据弧长的变化进行自动调整，使弧长保持在一个稳定的范围内，具有较强的适应能力。 从宏观和微观两个方面对焊接电流过零时电弧稳定性进行了研究。 在小基值焊接电流过零时，稳弧脉冲电压对电流过零时电弧稳定性的影响比基值电流的影响大，稳弧脉冲电压幅值只是电流过零时电弧稳定的一个必要条件，此外还与电流过零时稳弧脉冲电压的上升时间有关。采用稳弧脉冲电压上升率与稳弧电压幅值可作为判断电流过零时电弧可靠再引燃烧的依据。稳弧脉冲电压上升率有一个过渡区间，会使电流过零时电弧处于不稳定状态，只有高于此过渡区间一定值的稳弧脉冲电压上升率才能保证电流过零时电弧可靠再引燃。 通过光谱仪，分析了Al金属谱线Al396.15(nm)在稳定焊接电流和电流过零时电弧的谱线强度变化特点。焊接电流稳定时，EN极性电弧的光谱强度要比EP极性电弧的高；在电弧稳定燃烧情况下，焊接电流过零时，电弧极性变换前后，其空间的谱线强度变化不明显，没有出现大幅下落的现象，表明电流过零时电弧空间保持较高的温度和稳定的能量，因而每次电流过零后电弧都能够可靠再引燃，没有出现断弧现象。当稳弧电压上升率改变时，电流过零后电弧谱线的强度将发生变化，随着稳弧电压的提高，电流过零后的电弧谱线强度也升高，如稳弧电压上升率低于使电弧稳定燃烧的条件，则电流过零后电弧空间的外加能量不能维持电弧的再引燃，将出现断弧现象。分析了熔滴过渡时的受力情况，提出了熔滴过渡的理想过渡过程。通过高速摄像分析了铝合金VP PMIG焊一脉一滴控制方式中，熔滴自由过渡时产生飞溅和无飞溅的原因，证明了所提出的理想的熔滴过渡过程是正确的。 通过高速摄像分析了铝合金VP PMIG焊电弧形态的变化规律，在一个脉冲电流周期中，不同焊接电流阶段的电弧形态有着明显区别。EN极性电弧以焊丝轴心为中心呈旋转上爬状态，EN极性时间越长则电弧旋转的次数越多，且电弧上爬高度增加。 从不同角度分析了铝合金VP PMIG焊电弧能量的分配问题，电弧空间的能量分布是不均匀的，电弧阴极区的产热占主导地位。在送丝速度、焊接速度不变的情况下，EN比率变化影响焊缝熔深的原因是：1)平均焊接电流发生变化；2)电弧能量用于加热工件的能量比例发生变化。焊丝的熔化速度与EN比率和EN极性的基值电流有关，EN比率或者EN极性基值电流增加，都会加快焊丝的熔化。