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阴极保护用数控高频开关恒电位仪的设计

作　者: 田德丽
导　师: 谈世哲；方华
学　校: 中国海洋大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 阴极保护恒电位仪高频开关技术数控技术 IGBT
分类号: TM933.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 32次
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内容摘要

随着人们对防腐认识的提高,阴极保护技术的应用越来越普及。强制电流阴极保护技术是其中的一种方法,这种方法的核心是直流电源即恒电位仪。恒电位仪从整流形式上主要有可控硅、磁饱和、数控高频开关。可控硅和磁饱和恒电位仪体积较大、纹波系数较大、控制精度较差,效率较低(低于70%)不易实现数字化。磁饱和恒电位仪除了上述不足外,额定功率20%以下的输出无法控制。数控高频开关恒电位仪体积较小、纹波系数小、控制精度高、效率较高(90%以上)。但由于主电路的不稳定性、以及温升和温漂问题尚未得到很好的解决,高频开关恒电位仪的应用一直未得到普及。本文利用高频开关和数控技术设计出一种阴极保护用数控高频开关恒电位仪,可以很好地解决以上问题。本文首先通过概括腐蚀发生的条件、阐述阴极保护的几种准则、分析比较目前恒电位仪的应用现状,确定了本文设计需要解决的问题及采用的核心技术。本文设计的阴极保护用恒电位仪主要解决了主电路的不稳定性问题、以及温升和温漂问题。同时,本设计需满足恒电位仪对应负载的特性要求,即要求恒电位仪的输出范围很宽,从开始的低电流、低电压输出,到后期的高电流、高电压输出。本文的核心技术采用高频开关和数控技术,整流部分采用IGBT元件,控制部分采用DSP技术。通过前面的设计分析,本文设计出一种阴极保护用恒电位仪。该仪器可直接检测保护对象、并实施全程监控,主要包括自动采样、自动调整工作模式、限流和限压的控制、数据存储与传输、抗干扰、温度控制及风机控制、温度飘移及温度补偿。按照恒电位仪的总体设计方案和模块化设计思路,本文对该设计的主电路、控制电路、面板的设计原理及软件设计做出了详细分析。本文设计的主要创新点包括：同时采用数字控制与高频开关电源技术；采用了抗干扰技术；阴极保护恒电位仪具有RS-232和RS-485两种通讯接口,同时支持GSM/GPRS无线数据通讯；具有运行参数及数据自动采样和数据存储功能,可确保异常情况下数据不丢失；智能声光报警功能,可准确判断电位超限、输出电流超限、输出电压超限和温度超限等各种情况,报警同时,显示报警的原因；中文液晶显示,薄膜按键操作,操作简便直观,能更好的适应现场。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
0 前言  10-14
  0.1 阴极保护技术概述  11-14
    0.1.1 牺牲阳极阴极保护技术及系统组成  11-12
    0.1.2 强制电流阴极保护技术及系统组成  12-13
    0.1.3 阴极保护效果的判据  13-14
1 阴极保护用恒电位仪发展现状与存在的问题  14-24
  1.1 阴极保护用恒电位仪国内外发展状况  20-21
  1.2 阴极保护用恒电位仪存在的问题  21-22
  1.3 课题意义  22-23
  1.4 本文主要研究内容  23-24
2 恒电位仪的技术设计  24-45
  2.1 阴极保护构成原理图  24
  2.2 恒电位仪设计参数要求  24-27
  2.3 主电路设计  27-32
    2.3.1 主电路技术概述  27-29
    2.3.2 主电路设计原则  29-30
    2.3.3 主电路设计实现  30-32
  2.4 控制电路设计  32-43
    2.4.1 控制电路原理概述  32-33
    2.4.2 控制电路设计原则  33
    2.4.3 ATMEGA128L处理器简介  33-36
    2.4.4 控制电路各模块电路实现  36-43
  2.5 软件设计  43-45
    2.5.1 采样数据处理设计  43-44
    2.5.2 数据存储设计  44-45
3、系统调试  45-57
  3.1 绝缘性能试验  45-47
  3.2 恒电位仪的模拟负载试验  47-52
  3.3 恒电位仪的温升试验  52-53
  3.4 恒电位仪的老化试验  53-55
  3.5 雷电冲击试验  55-56
  3.6 效率测试  56-57
4 总结与展望  57-58
参考文献  58-59
附录:阴极保护用数控高频开关恒电位仪电路图  59-60
致谢  60
攻读硕士期间发表的论文  60

阴极保护用数控高频开关恒电位仪的设计

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