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

congyinjibaohuyuanlizhongdezhi
，youwaibuzhiliudianyuanxiangbeibaohudejinshugouzhuwushijiayinjidianliu
，keshiqifashengyinjijihua
，dadaojiangdishenzhiwanquanyizhijinshufushidemude。youcijuedinglewaijiadianliuyinjibaohuxitongde3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，VMOSFET的(de)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)不(bu)論(lun)是(shi)分(fen)立(li)器(qi)件(jian)還(hai)是(shi)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)
，主(zhu)要(yao)采(cai)用(yong)光(guang)電(dian)耦(ou)合(he)或(huo)變(bian)壓(ya)器(qi)耦(ou)合(he)方(fang)式(shi)。而(er)光(guang)電(dian)耦(ou)合(he)型(xing)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)存(cun)在(zai)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)差(cha)，信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)頻(pin)率(lv)低(di)等(deng)缺(que)點(dian)(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
[page]
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qiSG1525/7A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。

benshejigenjuyinjibaohugongyideyaoqiu，yanjiulegaopinkaiguandianyuandejibenyuanli，bingjiehejisuanjikongzhijishu，shejichuyizhongxinxingdefangfudianyuanxitongyidaitilaoshidexiangkongdianyuanxitong。gaishejijiandan
、可靠
，且成本低，可廣泛用於埋地管線防腐工程。