将等离子体技术应用于金属加工或表面处理可以获得传统技术难以达到的加工效果,同时还具有高效、环保和工序简单等优势,因而成为当前的研究热点。本文围绕气相和液相等离子体负载需求,针对电源的控制、脉冲电路拓扑和等离子体加工技术等问题展开研究。首先,等离子体放电过程具有很强的非线性和时变性,且与具体的工艺需求紧密联系,因此,等离子体负载对电源动态响应的快速性要求变得非常突出。针对磁控溅射靶电源的等离子体负载存在异常电弧放电,严重影响膜层性能以及威胁电源安全等问题,以减小系统等效导纳为设计目标,提出一种加入电压前馈补偿的电流控制方法,并对电压前馈控制器进行了设计。仿真和实验结果表明,该方法能有效抑制等离子体负载突变对电流的输出扰动,提高了系统动态响应速度,提升了磁控溅射加工效果。采用非高频引弧方式的等离子弧切割电源需要频繁进行电流指令切换,一旦电源输出响应不及时,会造成断弧或出现过流损伤割炬喷嘴等问题,针对该问题提出一种电流预测控制方法,理论推导了Buck型变换器实现电流预测的方法,并扩展至Boost型电路。实验表明,该方法可以良好地满足引弧、切割和非连续切割的控制要求。其次,非对称双极性脉冲有助于提升等离子体的加工效果,但非对称双极性脉冲电路存在开关频率低和电源成本高等问题,制约了其在等离子体表面处理领域的进一步推广。针对传统脉冲电路开关管工作在硬开关状态,限制了脉冲频率提高和效率提升的问题,提出一种通过添加LC辅助网络实现软开关的脉冲变换器,详细分析了该电路的工作模态,推导了软开关实现条件。仿真和实验结果验证了该变换器可以实现正负非对称脉冲输出,且四个开关管均工作在软开关状态,有效降低了开关损耗。现有非对称双极性脉冲电路需要两台直流源供电,不仅成本高、控制复杂,而且两台直流源之间还存在环流威胁等,针对该问题提出一种单台直流源供电的非对称双极性脉冲变换器,利用耦合电感的储能和电压变换功能,实现正、负两个极性交替的非对称脉冲输出。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性,并且工艺实验结果表明该脉冲电路输出波形对微弧氧化陶瓷层生长具有促进作用。最后,针对微弧氧化负载条件下非对称双极性脉冲作用机理和能耗管理技术进行了研究。通过建立微弧氧化的电气负载模型,分析了单极性正脉冲波形的局限性,揭示了反极性负向脉冲对改善微弧氧化陶瓷层性能的作用机理。通过实验研究对脉冲参数进行了优化,为调控陶瓷层生长和指导电源设计提供了依据。针对微弧氧化起弧前能量消耗过高的问题,在实验分析基础上,总结微弧氧化陶瓷层生长规律,并以此为依据,提出了基于阳极渐入的微弧氧化跨区工作模式。实验结果表明该方法有效降低了临界电流密度,减少了起弧前的能量浪费,加快了成膜速度,具有良好的实用价值,该技术已成功地应用于镁合金轮毂的批量化生产。