中心議題：

• 外加電流陰極保護係統簡介
• 半橋電壓型PWM控製方案保護的選擇
• 保護控製電路的設計

當前
，城市燃氣
、輸油、輸水、電力電纜

、通訊光纖等埋地管線越來越密集複雜，管道防腐層由於埋地時間長而出現老化
、脫落，造成管道腐蝕
、穿孔，引發泄漏，爆炸等，從而造成不可估計的損失。
　　
chuantongdeguandaofangfufangfashizaiguandaoshangtushangyouqihuochanraofuhecailiaozuoweifangfujueyuanceng，caiyongzhezhongfangshifangfudeguandaoyinfangfucengrongyituoluoheyishoufushi，guqishiyongshoumingduan，shigongfansuo，fangfuxiaoguocha。xiandaideguandaofangfuyibancaiyongdianhuaxueyuanli
，shixingyinjibaohudefangfa，xiangbeibaohujinshuguandaotongruheshidezhiliudian，shiqiduiyuyangjijiedizhuangzhibianchengyigedayinji，duibaohuguandaoxingchengbaohudianwei
，congershifushijiangdidaozuidixiandu
，jineryanchangguandaodeshiyongshouming。
　　
隨著微電子技術、計算機技術和信息技術的不斷發展，以及係統可靠性和容錯技術的提高
，開發研製具有安全性好、可靠性高、不間斷供電、少維護甚至免維護、智能化
、適於遠程集中控製的新一代埋地管線防腐電源
，就顯得非常必要

，而且迫在眉睫!這也是本文研究的關鍵所在。

外加電流陰極保護係統

從cong陰yin極ji保bao護hu原yuan理li中zhong得de知zhi，由you外wai部bu直zhi流liu電dian源yuan向xiang被bei保bao護hu的de金jin屬shu構gou築zhu物wu施shi加jia陰yin極ji電dian流liu

，可ke使shi其qi發fa生sheng陰yin極ji極ji化hua
，達da到dao降jiang低di甚shen至zhi完wan全quan抑yi製zhi金jin屬shu腐fu蝕shi的de目mu的de。由you此ci決jue定ding了le外wai加jia電dian流liu陰yin極ji保bao護hu係xi統tong的de3個組成部分：直流電源，輔助陽極和被保護的陰極。如圖1為埋地管線外加電流陰極保護係統。



半橋電壓型PWM控製方案的選擇

1PWM開關變換技術簡介

suizhegonglvkaiguanqijiandequankonghua，dianlidianzijishuyijingjinrulenibianshidai。dianlikaiguanbianhuanjishushizhongshidianlidianzijishudezhongyaozuchengbufen，yeyizhishirenmendezhongdianyanjiufangxiang，muqianbijiaoyoudaibiaoxingdedianlikaiguanbianhuanjishuyoumaichongkuandutiaozhi(PWM)、脈衝頻率調製（PFM）和混合調製方式（PWM和PFM的混合）。


PWM是脈衝寬度調製(PulseWidthModulation)的簡稱
，這種方式采用恒定開關頻率(即恒定開關周期)，用改變導通脈衝寬度
，即通過改變Ton或Toff來改變導通比。PWM控製方式以其電路簡單、控製方便從而在DC/DC和DC/AC電路中獲得了極為廣泛的應用。脈寬調製型控製電路的基本結構如圖2所示。[page]

2電力開關變換器拓撲電路分析

PWM型電力開關變換器通常分為兩類，一類是基本的DC—DC變換器
，即通常所說的無變壓器式時間比例控製(TRC)變換器
；另一類是由變壓器和開關組成的直流變換器，它是在各種基本的DC—DC變換器中嵌入變壓器以實現不同的功能要求。
　　
按照變換功能可將DC—DC變換器分為兩種，一種是電壓-電壓變換器，即這種變換器輸入是一個電壓源，輸出也是一個電壓源。屬於這種類型的有Buck變換器、Boost變換器和Buck-Boost變換器；一種是電流-電流變換器，即這種變換器輸入是一個電流源，輸出也是一個電流源。屬於這種類型的有Cuk變換器、帶有輸入濾波器的Buck變換器和帶有輸出濾波器的Boost變換器。

3半橋型功率變換器的工作原理


本文選用半橋電路的拓撲結構形式，采用電壓型反饋控製模式。　半橋電路的原理圖如圖3。

主電路設計

1輸入級的結構設計


在開關整流模塊中，輸入級的結構如圖4所示。從圖中可知，此部分主要由熔斷器、浪湧電壓抑製電路、自動空氣開關、合閘控製電路
、抗EMI電路等組成。

2主開關器件的選擇

目前，在逆變電路中被廣泛應用的電力電子開關器件主要有SCR，TRIS，GTO
，GTR，VMOSFET和IGBT。由於他們的電流容量和開關速度各不相同，所以他們在逆變電路中其中的應用範圍也不相同。在設計中
，電源輸出功率為500W
，逆變頻率為100KHz
，根據以上原則，主開關器件選用VMOSFET，VMOSFET型號選擇為IRFP450。

3驅動電路的選擇

在大功率場合，VMOSFETdequdongdianlubulunshifenliqijianhaishijichengdianlu
，zhuyaocaiyongguangdianouhehuobianyaqiouhefangshi。erguangdianouhexingqudongdianlucunzaikangganraonenglicha，xinhaochuanshupinlvdidengquedian(一般不超過20KHz)

；當本電路中開關頻率為100kHz，采用變壓器耦合驅動具有經濟實用的優點。
　　
本設計中
，選用變壓器驅動方式，變壓器選用的是EI-28鐵氧體磁芯(寬28mm×高20.5mm×厚11.0mm)。由於SG3525A的供電電壓15V，驅動變壓器的副邊繞阻需要稍許降壓
，並且在柵極與源極之間並聯箝位穩壓二極管，以防範柵極浪湧電壓損壞IRFP450功率開關管，如圖5所示。


圖5　半橋變換器驅動電路
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控製電路設計

1電壓模式的PWM控製器SG3525A簡介

本(ben)設(she)計(ji)中(zhong)的(de)脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)器(qi)是(shi)按(an)反(fan)饋(kui)電(dian)壓(ya)調(tiao)節(jie)脈(mai)寬(kuan)的(de)。在(zai)脈(mai)寬(kuan)比(bi)較(jiao)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)端(duan)直(zhi)接(jie)用(yong)流(liu)過(guo)輸(shu)出(chu)電(dian)感(gan)線(xian)圈(quan)電(dian)壓(ya)的(de)信(xin)號(hao)與(yu)誤(wu)差(cha)放(fang)大(da)器(qi)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)，從(cong)而(er)調(tiao)節(jie)占(zhan)空(kong)比(bi)使(shi)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)壓(ya)跟(gen)隨(sui)誤(wu)差(cha)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)。控(kong)製(zhi)器(qi)SG1525/7A是目前比較理想的新型的控製器，其中3字頭編號(如3525/7)為民用品
，是美國矽通公司率先製造出來的。我國相應的型號為CW1525A和CW1327。SG3525A是標準的16腳DIP封裝芯片。

2SG3525A控製電路

SG3525A的接法見圖6。



監控係統設計

1監控係統的硬件設計

監控係統的硬件結構框圖如圖7所示：


圖7硬件結構框圖

監控係統選用SCB-31-5計算機板和通用鍵盤顯示板。
　　
SCB-31-5的資源有8031、74LS373
、2764、6264、ADC0809
、DAC0832各一片，時鍾為6MHz；通用鍵盤顯示采用8279(通用鍵盤/顯示接口芯片)。8279能與8031的數據總線直接連接，不占用CPU時間，能自動完成掃描顯示。

2監控係統軟件設計

本監控係統的任務主要是完成如下功能：
　　(1)實現防腐電源輸出電壓給定信號的設置
；
　　(2)顯示采樣電壓；
　　(3)顯示采樣電流；
　　(4)顯示當前功率值。

本ben設she計ji根gen據ju陰yin極ji保bao護hu工gong藝yi的de要yao求qiu，研yan究jiu了le高gao頻pin開kai關guan電dian源yuan的de基ji本ben原yuan理li，並bing結jie合he計ji算suan機ji控kong製zhi技ji術shu
，設she計ji出chu一yi種zhong新xin型xing的de防fang腐fu電dian源yuan係xi統tong以yi代dai替ti老lao式shi的de相xiang控kong電dian源yuan係xi統tong。該gai設she計ji簡jian單dan、可靠，且成本低
，可廣泛用於埋地管線防腐工程。