轧辊是轧钢和有色金属轧制设备的重要部件,也是最主要的消耗部件,尤其大型轧辊价格昂贵,动辄百万。轧辊工作环境恶劣,亦易老化磨损,一旦由于磨损造成辊身直径低于使用下限值,或出现其他原因造成的损伤情况,轧辊就会在功能上失效。通过修复和再制造使轧辊恢复使用功能,已成为钢铁冶金企业最为关心和重视的课题之一。而通过交流埋弧堆焊的方法,正是最优实现方式之一。本文从工艺的角度,详细阐明了交流埋弧焊接波形控制与通过交流埋弧堆焊手段实现轧辊修复的关系。研究交流埋弧焊接波形可控性以适应轧辊堆焊的复杂性和多样性,对满足高品质轧辊修复的要求有着重要的现实意义,这也是设计交流埋弧轧辊堆焊设备的基础和前提。在分析交流埋弧焊接波形控制与轧辊堆焊焊接工艺实现关系的基础上,设计了大功率单逆变器焊机主电路和基于FPGA的全数字控制的电源设计方案,对交流电流过零再引弧技术进行了分析,并提出了解决方案。从节能角度,演算了焊机主要功率器件的参数,并通过优化设计达成了相关能效等级的要求,并制作完成了样机。焊机的控制系统采用基于FPGA的全数字控制。通过构建的Nios Ⅱ软核完成焊接工艺参数存储与调用、事务执行与协调。同时,通过FPGA构造PI运算模块、PWM模块对逆变器进行控制,在真正意义上实现了SOPC片上可编程系统,既实现了设计的灵活性,又提高了整个系统的运算速度和控制精度。通过样机调试和测试,证明设计达到应用的要求,并通过试焊结果进一步印证了交流调节参数与轧辊堆焊工艺实现的关系。所研制的交流埋弧焊设备适用于轧辊堆焊的应用。