專利名稱：一種陰極保護系統(tǒng)中的恒電位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種恒電位儀，尤其是涉及一種陰極保護系統(tǒng)中的恒電位儀。
背景技術(shù)：
陰極保護在金屬防腐蝕系統(tǒng)中被廣泛采用，根據(jù)國內(nèi)外實踐經(jīng)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(shè) 備等金屬構(gòu)筑物都可以應(yīng)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(zhì)接觸的表面實現(xiàn)陰極極化狀態(tài)的原理，實現(xiàn)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(nèi)，為此必須能夠根據(jù)給定的保護電位 標準，自動調(diào)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(shù)值上， 從而使被保護的金屬體全段均處于保護電位數(shù)值之內(nèi)。
目前在恒電位儀上應(yīng)用模擬控制技術(shù)，其采用的是模擬控制方式，即將模擬信號經(jīng) 過簡單變換后，以模擬方式直接送至脈沖調(diào)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(diào)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(jù)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(shù)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)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(tǒng) 中的恒電位儀。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種陰極保護系統(tǒng)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(qū)動電路、反饋信號隔離輸入電路和微處理器控制系統(tǒng)， 三相交流電源經(jīng)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(jīng)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(tǒng)連接，所述的微處理器控制系統(tǒng) 通過所述的絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動電路與所述的逆變電路連接。
所述的微處理器控制系統(tǒng)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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動電路和反饋信號隔離 輸入電路取代模擬脈沖調(diào)制控制單元和反饋信號模擬轉(zhuǎn)換電路，組成一套比較完善的由 微處理器控制的閉環(huán)負反饋系統(tǒng)。在負反饋系統(tǒng)中，由微處理器作為控制芯片比用脈沖 調(diào)制控制專用芯片可以更好的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加快系統(tǒng)的反應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的控 制精度。使恒電位儀的輸出功率和輸出電壓的平穩(wěn)，產(chǎn)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(qū)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(xiàn)高速數(shù)字控制脈沖調(diào)制。
本恒電位儀的性能參數(shù)如下給定電位范圍為-2500mV 0mV連續(xù)可調(diào)；電位控制 誤差S士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(shù)《1%。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖2為本發(fā)明的微處理器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖3為本發(fā)明的交流電源整流濾波電路原理圖4為本發(fā)明的輸入過壓/欠壓保護電路原理圖5為本發(fā)明的逆變電路原理圖6為本發(fā)明的高頻輸出濾波電路原理圖7為本發(fā)明的絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動電路原理圖;
圖8為本發(fā)明的反饋信號隔離輸入電路原理4圖9為本發(fā)明的微處理器控制系統(tǒng)電路原理圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。 一種陰極保護系統(tǒng)中的恒電位儀，它包括抗干擾濾波電路1、交流電源整流濾波電路 2、輸入過壓/欠壓保護電路3、逆變電路4、絕緣柵雙極型晶體管過流保護電路5、大功 率高頻變壓器6、高頻全橋整流電路7、高頻輸出濾波電路8、絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動 電路9、反饋信號隔離輸入電路IO和微處理器控制系統(tǒng)11，三相交流電源經(jīng)過抗干擾 濾波電路1與交流電源整流濾波電路2的輸入端連接，從抗干擾濾波電路1上取一相電 連接到輸入過壓/欠壓保護電路3中的輸入端，輸入過壓/欠壓保護電路3的輸出端連接 到交流電源整流濾波電路2，交流電源整流濾波電路2的輸出端、絕緣柵雙極型晶體管 過流保護電路5的輸出端、大功率高頻變壓器6的輸入端分別連接到逆變電路4上，大 功率高頻變壓器6的副端經(jīng)高頻全橋整流電路7后連接到高頻輸出濾波電路8，高頻輸 出濾波電路8直接輸出直流電源，高頻輸出濾波電路8通過反饋信號隔離輸入電路10 與微處理器控制系統(tǒng)11連接，微處理器控制系統(tǒng)11通過絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動電路 9與所逆變電路4連接。
微處理器控制系統(tǒng)11包括型號為LPC2148的微處理器12、 12M晶振13、型號為 MAX3085ESA的串口電路14和型號為FM25L256的隨機存取存儲器15， 12M晶振13、 串口電路14和隨機存取存儲器15分別與微處理器12連接。
本發(fā)明的工作原理三相交流電源經(jīng)過抗干擾濾波電路1與交流電源整流濾波電路 2的輸入端相連接，從抗干擾濾波電路1中取一相電作為輸入過壓次壓保護電路3的輸 入端，輸入過壓/欠壓保護電路3的輸出端連接到交流電源整流濾波電路2上，控制交流 電源整流濾波電路2的輸出，交流電源整流濾波電路2的輸出端、絕緣柵雙極型晶體管 過流保護電路5的輸出端、大功率高頻變壓器6的輸入端分別連接到逆變電路4上，大 功率高頻變壓器6的副端經(jīng)高頻全橋整流電路7后連接到高頻輸出濾波電路8直接輸出 直流電源。
反饋信號隔離輸入電路10把參比電位E、輸出電壓V、輸出電流A和零位輸入O信 號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送給微處理器控制系統(tǒng)11。微處理器控制系統(tǒng)11通過內(nèi)部程序經(jīng) 數(shù)字濾波處理后把控制信號發(fā)給絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動電路9和輸入過壓/欠壓保護 電路3，控制絕緣柵雙極型晶體管的導(dǎo)通去控制逆變電路4的動作，經(jīng)大功率高頻變壓 器6,高頻全橋整流電路7，高頻輸出濾波電路8輸出滿足保護陰極需要的電流。微處理器控制系統(tǒng)11包括隨機存取存儲器15和微處理器12。在系統(tǒng)運行的過程中 隨機存取存儲器15主要完成采集信號的數(shù)字濾波，計算，輸出脈寬調(diào)制信號和脈沖頻 率調(diào)制信號給絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動電路9。同時把采集到信號傳輸給微處理器12, 微處理器12主要完成操作平臺的設(shè)置、顯示等工作。把操作平臺的操作信號傳遞給隨 機存取存儲器15中，同時接受來自隨機存取存儲器15的命令。微處理器12和隨機存 取存儲器15相輔相成，很好地完成了恒電位儀的控制、顯示、人機對話等功能。微處 理器控制系統(tǒng)11還包括串口電路14，可與上位機通訊。圖2中的K是人機對話中的輸 入裝置。
本發(fā)明中的交流電源整流濾波電路2、絕緣柵雙極型晶體管過流保護電路5、大功 率高頻變壓器6和高頻全橋整流電路7采用現(xiàn)有的常規(guī)電路。
權(quán)利要求
1.一種陰極保護系統(tǒng)中的恒電位儀，其特征在于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(qū)動電路、反饋信號隔離輸入電路和微處理器控制系統(tǒng)，三相交流電源經(jīng)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(jīng)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(tǒng)連接，所述的微處理器控制系統(tǒng)通過所述的絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動電路與所述的逆變電路連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種陰極保護系統(tǒng)中的恒電位儀，其特征在于所述的微處 理器控制系統(tǒng)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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陰極保護系統(tǒng)中的恒電位儀，三相電源經(jīng)過抗干擾濾波電路與交流電源整流濾波電路的輸入端連接，取一相電連接到輸入過壓/欠壓保護電路中的輸入端，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、晶體管過流保護電路的輸出端、高頻變壓器的輸入端分別連接到逆變電路上，高頻變壓器的副端經(jīng)高頻全橋整流電路后連接到高頻輸出濾波電路，高頻輸出濾波電路輸出直流電源，高頻輸出濾波電路通過反饋信號隔離輸入電路與微處理器控制系統(tǒng)連接，微處理器通過晶體管驅(qū)動電路與逆變電路連接，其優(yōu)點是可靠性和精度大幅度提高，使恒電位儀的輸出功率和輸出電壓的平穩(wěn)，產(chǎn)生良好的金屬防腐蝕效果。
文檔編號C23F13/00GK101660163SQ200910152649
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者李燦雷, 楊相鋒, 蕾 王, 蘇俊華 申請人:寧波中科腐蝕控制工程技術(shù)有限公司