金属管道作为一种重要的流质运输方式,应具备可靠的防电蚀措施,以充分保证金属管道的使用寿命和运行安全。外加电源的阴极保护是一种常用的管道抗蚀方法,但管道沿线的供电难题使其在经济和技术方面存在很大的障碍。针对这个问题,本文开展了光伏和储能结合的阴极保护电源及其控制方法的研究。在分析比较不同电路拓扑结构的基础上,确定了能实现光伏、储能和输出精确匹配的两级式DC/DC变换器结构。从工作原理和控制过程的角度,分析了系统的参数计算方法和实现方案,包括主电路和控制电路的结构设计,功率开关、电感以及滤波电容参数设计与选型,损耗计算和散热设计等。通过软件仿真和实验的手段,验证了电路设计的可行性和合理性,全面达到了预设技术性能指标的要求。研究了光伏发电和功率输出环节的控制策略和控制算法,以提高系统的动态性能和控制精度。在光伏发电环节采用了改进的变步长扰动法实现最大功率点捕获与跟踪,在输出控制环节采用了引入电压前馈控制的电压、电流双闭环控制方法,并在两个环节之间加入对储能电池的能量控制。通过这样的设计,实现了光伏、储能和输出三个环节的快速、精确控制及保护功能,并在仿真和实验中得到了充分验证。在光储电源本身优化设计的基础上,针对阴极保护的应用问题开展了研究,重点解决了单个电源的输出控制,以及多个电源的协调控制问题。设计了一种利用检测管-地电位差,实现输出电压的自适应闭环控制方法,为提高电源对不同负载的适应能力,设计适应轻载情况的控制算法;通过分析管道沿线的电位分布规律,揭示了并行管道阴极保护系统之间存在相互扰动会对系统电位产生较大波动的现象,利用下垂控制的方法,实现了多个电源之间的协调控制,达到了电源模块间的功率分配目标,使保护电位合理分配并始终处于规定范围,通过仿真和现场试验,验证了控制方法的合理性和可行性。