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Abstract：It is found that anticorrosive power, potentiostat being used, is using the technology of phase control rectifier. According to cathodic protection method the author researches basic theory of High Frequency Switching power supply and uses the computer control technology to design a kind of new-style anticorrosive power .So it can take place of the old potentiostat. The system is made of power and monitoring circuit.
Keyword：switching power supply cathodic protection
1 引言
當(dāng)前，城市燃?xì)狻⑤斢汀⑤斔�、電力電纜、通訊光纖等埋地管線越來(lái)越密集復(fù)雜，管道防腐層由于埋地時(shí)間長(zhǎng)而出現(xiàn)老化、脫落，造成管道腐蝕、穿孔，引發(fā)泄漏，爆炸等，從而造成不可估計(jì)的損失。
傳統(tǒng)的管道防腐方法是在管道上涂上油漆或纏繞復(fù)合材料作為防腐絕緣層，采用這種方式防腐的管道因防腐層容易脫落和易受腐蝕，故其使用壽命短，施工繁瑣，防腐效果差�，F(xiàn)代的管道防腐一般采用電化學(xué)原理，實(shí)行陰極保護(hù)的方法，向被保護(hù)金屬管道通入合適的直流電，使其對(duì)于陽(yáng)極接地裝置變成一個(gè)大陰極，對(duì)保護(hù)管道形成保護(hù)電位，從而使腐蝕降低到最低限度，進(jìn)而延長(zhǎng)管道的使用壽命。
隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，以及系統(tǒng)可靠性和容錯(cuò)技術(shù)的提高，開(kāi)發(fā)研制具有安全性好、可靠性高、不間斷供電、少維護(hù)甚至免維護(hù)、智能化、適于遠(yuǎn)程集中控制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(guān)鍵所在。
2 外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)
從陰極保護(hù)原理中得知，由外部直流電源向被保護(hù)的金屬構(gòu)筑物施加陰極電流，可使其發(fā)生陰極極化，達(dá)到降低甚至完全抑制金屬腐蝕的目的。由此決定了外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的3個(gè)組成部分：直流電源，輔助陽(yáng)極和被保護(hù)的陰極。如圖1為埋地管線外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)。
3 半橋電壓型PWM控制方案的選擇
3.1 PWM開(kāi)關(guān)變換技術(shù)簡(jiǎn)介
隨著功率開(kāi)關(guān)器件的全控化，電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了逆變時(shí)代。電力開(kāi)關(guān)變換技術(shù)始終是電力電子技術(shù)的重要組成部分，也一直是人們的重點(diǎn)研究方向，目前比較有代表性的電力開(kāi)關(guān)變換技術(shù)有脈沖寬度調(diào)制(PWM)、脈沖頻率調(diào)制（PFM）和混合調(diào)制方式（PWM和PFM的混合）。
PWM是脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation)的簡(jiǎn)稱(chēng)，這種方式采用恒定開(kāi)關(guān)頻率(即恒定開(kāi)關(guān)周期)，用改變導(dǎo)通脈沖寬度，即通過(guò)改變Ton 或Toff來(lái)改變導(dǎo)通比。PWM控制方式以其電路簡(jiǎn)單、控制方便從而在DC/DC和DC/AC電路中獲得了極為廣泛的應(yīng)用。脈寬調(diào)制型控制電路的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。
3.2 電力開(kāi)關(guān)變換器拓?fù)潆娐贩治?BR> PWM型電力開(kāi)關(guān)變換器通常分為兩類(lèi)，一類(lèi)是基本的DC—DC變換器，即通常所說(shuō)的無(wú)變壓器式時(shí)間比例控制(TRC)變換器；另一類(lèi)是由變壓器和開(kāi)關(guān)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(shí)現(xiàn)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(gè)電壓源，輸出也是一個(gè)電壓源。屬于這種類(lèi)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(gè)電流源，輸出也是一個(gè)電流源。屬于這種類(lèi)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。
3.3 半橋型功率變換器的工作原理
本文選用半橋電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式，采用電壓型反饋控制模式�！“霕螂娐返脑韴D如圖3。
4 主電路設(shè)計(jì)
4.1 輸入級(jí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在開(kāi)關(guān)整流模塊中，輸入級(jí)的結(jié)構(gòu)如圖4所示 。從圖中可知，此部分主要由熔斷器、浪涌電壓抑制電路、自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)、合閘控制電路、抗EMI電路等組成。
4.2 主開(kāi)關(guān)器件的選擇
目前，在逆變電路中被廣泛應(yīng)用的電力電子開(kāi)關(guān)器件主要有SCR，TRIS，GTO，GTR，VMOSFET和IGBT。由于他們的電流容量和開(kāi)關(guān)速度各不相同，所以他們?cè)谀孀冸娐分衅渲械膽?yīng)用范圍也不相同。在設(shè)計(jì)中，電源輸出功率為500W，逆變頻率為100KHz，根據(jù)以上原則，主開(kāi)關(guān)器件選用VMOSFET，VMOSFET型號(hào)選擇為IRFP450。
4.3 驅(qū)動(dòng)電路的選擇
在大功率場(chǎng)合，VMOSFET的驅(qū)動(dòng)電路不論是分立器件還是集成電路，主要采用光電耦合或變壓器耦合方式。而光電耦合型驅(qū)動(dòng)電路存在抗干擾能力差，信號(hào)傳輸頻率低等缺點(diǎn)(一般不超過(guò)20KHz)；當(dāng)本電路中開(kāi)關(guān)頻率為100kHz，采用變壓器耦合驅(qū)動(dòng)具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。
本設(shè)計(jì)中，選用變壓器驅(qū)動(dòng)方式，變壓器選用的是EI-28鐵氧體磁芯(寬28mm×高20.5mm×厚11.0mm)。由于SG3525A的供電電壓15V，驅(qū)動(dòng)變壓器的副邊繞阻需要稍許降壓，并且在柵極與源極之間并聯(lián)箝位穩(wěn)壓二極管，以防范柵極浪涌電壓損壞IRFP450功率開(kāi)關(guān)管，如圖5所示。
5 控制電路設(shè)計(jì)<
