为了提高国产等离子切割电源的竞争力,本文在企业委托开发项目的支持下对逆变式空气等离子切割电源进行了深入研究。主要的工作和创新点为:(1)通过市场和技术调研,根据企业现有的状况和产品需求,确定了等离子切割电源的主电路方案为半桥逆变拓扑式拓扑结构。(2)基于空气放电理论以及小信号分析方法,完成了对等离子电源的数学建模、仿真和工作过程分析。(3)计算了主电路中关键器件的参数并进行了选型,完成了主控电路的设计并开发了辅助电源,完成各相关电路的设计制作以及调试。(4)提出了基于分段PI控制的起弧算法,在大量实验测试的基础上证明了该算法在实际中具有较高的稳定性和很好的控制效果。(5)将权值线性递减的粒子群算法应用于等离子切割电源切割阶段的PI参数整定,简化了控制参数的整定过程,提高了控制效果。(6)完成了切割电源的主控以及人机交互界面的软件编程开发,实现了完整、稳定的切割工作流程控制。(7)通过对电流、气压、速度、高度等工艺参数的调节,提出了提高切割质量的整改意见。最后,本文完成了实物样机制作并进行了现场试验,大量的测试结果表明:本文研发的逆变式等离子切割电源能够实现起弧、切割、熄弧、故障检测等全部工作流程,切割质量达到了与国外同类型产品相近的水平,初步验证了设计方案的可行性和正确性。