随着时代的发展,工业领域对轻质金属材料的需求不断增加。但因轻质金属材料存在耐蚀性和耐磨性较差的问题,其应用范围受到了限制。微弧氧化技术作为一种金属表面加工技术,可以显著改良膜层质量,提高金属性能。微弧氧化电源是实现微弧氧化技术的核心设备,因此研制新型微弧氧化电源,对推动微弧氧化技术的发展具有极为重要的学术意义与实用价值。首先,本文研究了微弧氧化机理。通过分析氧化膜层质量与微区热循环效应的关系,确定了脉冲型微弧氧化电源的输出电参数的调整范围。基于微弧氧化膜层特性,建立了不同阶段微弧氧化负载的电气模型,通过仿真分析得到了电源输出方式与负荷电压变化之间的规律。基于上述分析,提出了微弧氧化电源的设计要求。其次,基于微弧氧化电源的设计要求,本文设计了一种新型双向不对称脉冲型微弧氧化电源。主电路采用整流-斩波-逆变三级拓扑结构,以保证电源能够输出双向不对称脉冲。为了减小微弧氧化电源的体积,选择PIC18F4580单片机作为整个电源的控制核心。为了防止加工过程中发生大弧放电,本文编写了双闭环模糊PID控制算法,提高了加工过程中输出电压和电流的稳定性。基于威纶通触摸屏设计了人机交互界面,实现了实时显示电源参数和加工时间等信息的功能,提高了操作的便捷性。最后,根据设计方案制作了微弧氧化电源样机。对样机性能进行测试,结果表明,本文设计的电源设备能够输出双向不对称波形,可以有效避免大弧放电的发生,控制过程稳定,人机界面简洁。通过电镜实验观察试件形貌,结果表明,采用模糊PID控制算法的微弧氧化电源生成的氧化膜膜层平滑,膜孔均匀,表面无明显烧灼现象,膜层质量更优。