[發明專利]一種陰極保護系統中的恒電位儀

有效

• 申請號: 200910152649.4
• 申請日: 2009-09-10
• 公開（公告）號: CN101660163A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 蘇俊華;楊相鋒;李燦雷;王蕾
• 申請（專利權）人: 寧波中科腐蝕控制工程技術有限公司
• 主分類號: C23F13/06
• 分類號: C23F13/06
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 邱積權

技術領域

本發明涉及一種恒電位儀，尤其是涉及一種陰極保護系統中的恒電位儀。

背景技術

陰極保護在金屬防腐蝕系統中被廣泛采用，根據國內外實踐經驗證明，保護效果是顯著的。因此，在地下通訊電纜、石油管道、天然氣管道、船舶、碼頭、閘門、化工設備等金屬構筑物都可以應用此方法減緩金屬腐蝕。陰極保護使被保護金屬材料與周圍介質接觸的表面實現陰極極化狀態的原理，實現防腐蝕的目的。在使用陰極保護法時，必須保證金屬對地電位控制在保護電位指定的范圍內，為此必須能夠根據給定的保護電位標準，自動調整恒電位儀的輸出功率和輸出電壓，使參比電位點對地恒定在某一數值上，從而使被保護的金屬體全段均處于保護電位數值之內。

目前在恒電位儀上應用模擬控制技術，其采用的是模擬控制方式，即將模擬信號經過簡單變換后，以模擬方式直接送至脈沖調制控制專用芯片，由該芯片通過分析反饋的模擬信號，輸出脈沖調制控制信號控制逆變電路的工作。該類恒電位儀雖然體積和重量減小，但可靠性差，控制精度低，專用控制芯片的控制效果差。據測試試驗顯示，其電流的控制精確度大于2％，電位控制誤差大于100mV，其輸出紋波系數大于2％。使恒電位儀的輸出電流和輸出電壓的波動過大，達不到金屬防腐蝕的效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可靠性好，且控制精度高的金屬防腐蝕系統中的恒電位儀。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種陰極保護系統中的恒電位儀，它包括抗干擾濾波電路、交流電源整流濾波電路、輸入過壓/欠壓保護電路、逆變電路、絕緣柵雙極型晶體管過流保護電路、大功率高頻變壓器、高頻全橋整流電路、高頻輸出濾波電路、絕緣柵雙極型晶體管驅動電路、反饋信號隔離輸入電路和微處理器控制系統，三相交流電源經過所述的抗干擾濾波電路與所述的交流電源整流濾波電路的輸入端連接，從抗干擾濾波電路上取一相電連接到輸入過壓/欠壓保護電路中的輸入端，所述的輸入過壓/欠壓保護電路的輸出端連接到交流電源整流濾波電路，交流電源整流濾波電路的輸出端、絕緣柵雙極型晶體管過流保護電路的輸出端、大功率高頻變壓器的輸入端分別連接到逆變電路上，大功率高頻變壓器的副端經高頻全橋整流電路后連接到高頻輸出濾波電路，所述的高頻輸出濾波電路直接輸出直流電源，所述的高頻輸出濾波電路通過所述的反饋信號隔離輸入電路與所述的微處理器控制系統連接，所述的微處理器控制系統通過所述的絕緣柵雙極型晶體管驅動電路與所述的逆變電路連接。

所述的微處理器控制系統包括型號為LPC2148的微處理器、12M晶振、型號為MAX3085ESA的串口電路和型號為FM25L256的隨機存取存儲器，所述的12M晶振、串口電路和隨機存取存儲器分別與所述的微處理器連接。

與現有技術相比，本發明的優點在于絕緣柵雙極型晶體管驅動電路和反饋信號隔離輸入電路取代模擬脈沖調制控制單元和反饋信號模擬轉換電路，組成一套比較完善的由微處理器控制的閉環負反饋系統。在負反饋系統中，由微處理器作為控制芯片比用脈沖調制控制專用芯片可以更好的提高系統的穩定性，加快系統的反應速度，提高系統的控制精度。使恒電位儀的輸出功率和輸出電壓的平穩，產生良好的金屬防腐蝕效果。

功率器件選用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，控制芯片采用IGBT專用驅動芯片，控制器采用高性能ARM微處理器LPC2148為主控制芯片，實現高速數字控制脈沖調制。

本恒電位儀的性能參數如下：給定電位范圍為-2500mV～0mV連續可調；電位控制誤差≤±5mV；電流的控制精確度要求≤±1％；滿載工作效率(整機工作效率)≥90％；半載輸出紋波系數≤1％。

附圖說明

圖1為本發明的結構框圖；

圖2為本發明的微處理器控制系統的結構框圖；

圖3為本發明的交流電源整流濾波電路原理圖；

圖4為本發明的輸入過壓/欠壓保護電路原理圖；

圖5為本發明的逆變電路原理圖；

圖6為本發明的高頻輸出濾波電路原理圖；

圖7為本發明的絕緣柵雙極型晶體管驅動電路原理圖；

圖8為本發明的反饋信號隔離輸入電路原理圖；

圖9為本發明的微處理器控制系統電路原理圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。