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阴极保护技术是防腐技术中的一种。随着我国的经济的发展、城市化的发展,大量的管道使用到城市建设以及油气运输中,阴极保护技术成为研发的热点,并已近逐渐的应用到各行各业中。
目前在国内使用的阴极防腐电源中,恒电位仪用量超过90%。而随着高频化、信息化的发展,软开关技术、无线通信技术、模块化技术成为阴极防腐电源的发展方向。本文中电源系统设计采用移相全桥ZVS变换器,这是种软开关拓扑结构,随着开关频率的提高,其优势逐渐将体现出来,例如:开关损耗小、频率高、结构简单、控制容易等。在大功率领域中得到了广泛的应用。
本文进行的是阴极防腐电源的分析与设计。传统的防腐电源使用晶闸管相控整流,而本文对移相全桥ZVS(零电压开关)DC/DC变换进行了详细的分析,在此基础上针对滞后臂的ZVS的困难问题,分析设计了带辅助电路的移相全桥ZVS电路。对主电路进行了仿真,并设计了2kW的实验样机。
辅助网络对于解决滞后臂实现ZVS困难,副边占空比丢失等问题有很好的作用。在输出直流100V/20A的前提上,分析计算了各个元器件的参数,最后利用PSpice软件对主电路进行了仿真。对带辅助网络的ZVS主电路的仿真以及相关实验表面:各个元器件的选型合理,参数设计正确,电路在实现ZVS的同时也改善了副边占空比丢失等问题。
该防腐电源适用于管道、油罐、轮船船体的防腐。使用环境复杂、多变,所以把电位控制作为闭环调节控制;电源端直流电压和直流电流作为为保护控制。所以控制器是一个电源系统的关键部分,本文选用Microchip公司的DSC控制器dsPIC33FJ16GS504为主控制器,主要作用为PWM信号的产生,对电压、电流的采样信号的处理,过流过压保护等。而在算法上使用了数字化PID控制,实现了数字化设计。实验结果表明数字控制器的设计方案正确,移相策略及死区时间设定合理。