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在焊接领域中,直流TIG焊接被公认为是一种优质的焊接方法，但由于其工艺及早期TIG焊机技术不够完善，应用范围受到了一定的限制。近年来，为充分挖掘TIG焊的潜在优势，许多科研人员和工程技术人员对TIG焊在能量输出和工艺等方面进行了大胆的探索，特别是晶体管逆变技术、微电子控制器件、微处理机、数字信号处理器和计算机软件技术在TIG焊机中的成功应用，全面提升了TIG焊接工艺水平和TIG焊机性能，其中脉冲TIG焊接技术因热输入量低、能量密度大、高效节能等优点，成为各重要工业制造部门焊接高质量不可缺少的现代加工手段。根据直流脉冲TIG焊接技术的特点，本文设计了一套直流脉冲TIG焊接系统，系统主要包括基值电源、脉冲电源和人机界面三部分。基值电源主回路采用双功率管并联BUCK结构，即提高了工作频率，减少了输出电流的波动，同时也降低了功率管的损耗，为TIG电弧提供稳定的维弧电流；脉冲电源主回路采用全桥二次逆变拓扑结构，对于不同工作频率都有很强的适应性。一次逆变采用双PI调节方式，实现精确快速地功率输出控制，二次逆变控制采用ARM+CPLD结构，实现脉冲的频率，占空比等功能控制。双PI方式可以实现精细控制，同时又具有较高的实时性，对短路、过流等故障具有较强的保护能力。控制软件是电源系统的核心，脉冲电源控制软件采用前后台+流水线的控制结构，将通信、MODBUS协议解析、电压信号的采集、电流信号的采集等任务放在流水线上，通过任务状态的查询，实现最短周期的调度。PI算法在前台实现，周期的更新PWM调节量。这种结构与传统的串行结构相比，具有更高的实时性、更合理的软件结构性和更高的CPU利用率。高频变压器作为焊接系统的主要器件，其设计方法众多，本文采用有效面积Ae和磁链路长度Le作为控制参数，根据电磁理论，提出了新的设计方法，并对设计方法进行了详细推导。最后根据实验需求，依据文中设计方法对主功率变压器进行设计，在实验中变压器工作良好，证明了此方法的有效性。在小电流条件下，通过脉冲TIG电弧电特性的测量与研究，发现平均电流相同的实验条件下，频率为2500Hz时输入功率出现最大值，此时平均电子密度最大，随频率的提高，使得脉冲电弧的脉动特性趋向直流特性。通过对脉冲电弧的基值、峰值以及上升沿的电特性分析，在脉冲由峰值电流跃变到基值电流后，电弧电压和动态电阻可由一个惯性环节描述；脉冲由基值电流跃迁到峰值电流，可由三阶系统描述。研究发现，电弧在基值时的状态对电弧的影响比较大，随电弧频率的提高增强。最后，采用文中设计的脉冲TIG焊接电源对0.8+1.5mm不锈钢（0Cr18Ni9）薄板进行叠焊工艺实验，保护气分别用Ar、Ar+H2（1%）、Ar+He（5%）,实验结果表明，在Ar+H2（1%）保护气氛围中，当脉冲频率为2500Hz时，脉冲TIG焊接方式能有效地降低工件热输入，减少工件焊接变形，使焊接质量显著提高。