焊接技术作为工业领域的重要技术,随着国家现代工业的飞速发展,呈现了全新的面貌。埋弧焊是目前应用最广泛的焊接工艺之一,具有焊接效率高,工作环境较好,易于实现自动化焊接等特点,具备广阔的发展前景。目前国内埋弧焊电源产品大多属于模拟电源,少数数字化电源产品也未能实现全部数字化,焊接效果不理想,而高档的埋弧焊电源市场基本上被国外全数字化逆变电源占据。目前国内焊接理论的研究并不落后于世界先进水平,但是需要高档的全数字化逆变焊接电源去实现,因此针对全数字化埋弧焊逆变电源控制系统进行研究与设计,具备重要的研究价值与广阔的应用前景。本文首先深入研究了目前国内外埋弧焊电源的研究现状,对埋弧焊电源进行了简单介绍,然后对埋弧焊电源焊接过程进行了理论分析,针对埋弧焊逆变电源焊接过程进行了深入研究,根据埋弧焊电弧特征、焊滴过渡、焊接工艺流程等建立全数字化的控制模型,提取了焊接过程中电弧电压、焊接电流作为控制策略的主要控制对象,进行了焊接流程的状态分析。在对控制模型进行详细需求分析的基础上,借鉴了国内外现有的全数字化控制方案的基础上,确定了以混合信号FPGA为核心控制器的单芯片解决方案,通过焊接电压、焊接电流、行车速度三个闭环的控制策略以维持埋弧焊焊接过程稳定,核心控制器控制算法采用模糊PID实现的整体控制方案。本文在确立完成控制方案后,对现有控制模型进行了硬件需求分析,结合现场操作实际情况,确立了“控制箱+主控板”的硬件方案。主控板以混合信号FPGA作为主控芯片,外围构建逆变驱动电路、行车电机驱动、送丝电机驱动等电机驱动电路驱动各类电机,设计了针对不同信号的采样调理电路,对焊接电流、焊接电压、行车电机速度等信号进行实时采样反馈给控制系统,设计了控制箱的人机接口电路及与主控板的通信电路,构建了完善的整个数字化的埋弧焊逆变电源主控平台,并采取了相应的硬件抗干扰措施。本文在所确立的硬件平台基础上进行了控制策略、焊接流程、数字化的人机接口、通信接口的软件实现。在混合信号FPGA的ARM Cortex内核内实现了焊接流程的时序化管理、与模拟模块的通信以实现模拟信号采样,将采样数据转发给FPGA的功能。在FPGA部分利用verilog语言编写了电流、电压、行车速度三闭环控制器,进行了焊接电流模糊PID的控制器设计,实现了高速数字PWM的输出,在控制箱内部编写了数字化的人机接口、通信接口,进行了主控板与控制箱之间通信协议的软件实现。在进行完初步设计后,本文对所设计的全数字化埋弧焊逆变电源进行了焊接试验性能测试,通过静态负载试验及实际焊接试验表明所设计的埋弧焊逆变电源操作简单,焊接过程稳定,焊缝质量较高。最后本文对所设计的全数字化埋弧焊逆变电源控制系统工作进行了总结,指出了本文设计的不足之处,提出了下一步的改进措施并对全数字化埋弧焊逆变电源的发展进行了展望。