一种新型阴极防腐特种电源

时间:2018-4-2 8:53:00 来源:中国防腐涂料网 添加人:[db:作者]

  近几年来,为了减缓油气集输管网所遭受的地下腐蚀,延长管线的使用寿命,各油田配置了多种用于金属阴极防腐保护的特种电源,从现场使用情况来看,存在着体积大、成本高、容量不足、保护电位稳定性差和可靠性不高等缺陷。随着电力电子技术的广泛应用,采用现代大功率DC/DC变换技术,研制新一代阴极保护特种电源,己成为阴极保护领域的一个重要的发展趋向。

  本文提出了一种电荷转移式零电流开关(CT -ZCS)DC/DC变换器,并依此结合所示的阴极保护原理,构成了一种新型阴极保护特种电源,对其工作原理做了详细新颖的脉冲频率反馈控制方法,分析了CT1CS恒电位仪的性能特点,并分别给出了有关。设S1,S2为理想功率开关,二者轮流通断,两电容的取值满足在一个开关周期T内,CT-ZCS变换器可分为4个等效子拓扑,相应的电压电流稳态波形见。其中T2零电流谐振开关,为电容C谐振充电,电容电压初值U.(0)= -U2,在谐振半周时刻达到最大值'S1开关零电流关断。此状态一直保持到t2时刻,转入下一个拓扑。

  期间:S1己处于截止,在t2时刻S2开始导2与G,构成谐振回路。由于C0C,故C0可以恒压源等效。t4时刻u. =0,二极管D开始导通。在此期间,C上的电荷量己全部转移至C.及负载。

  期间:D与S2均导通,由于t时刻i2>0,此收稿曰期:2005-08-30时的电感L2储能使电容电压在谐振至t5时刻达到负压峰测试封装材料薛胜东:一种新型阴极防腐特种电源0期间:S2已关断,D仍处于导通。电感中电流在U作用下线性减小。当一个周期结束,即t6时刻4的线性减小可能尚在继续与下一周期的L谐振充电并行。

  由以上分析可见,在整个过程中,功率开关SI,S2及二极管D均为零电流导通和零电流关断;电容C起着双重作用,一则作为零电流开关的谐振元件,保证功率器件在导通与关断时具有较低的di/dt,二则作为能量(电荷)传输从电源Us到U转移的核心部件;要改变输出电压或电流的大小,需要调节功率开关的通断频率,即采用脉冲频率控制方式。

  2CT-ZCS变换器的控制-ZCS变换器工作原理,经分析可知,在理想情况下,忽略变换器本身的损耗,则每个稳态周期转移至输出负载上的能量为:则输出平均功率:P +Us)f其中,f为电荷转移频率;U2的大小近似与L3成比例,通常为了降低器件的应力要求,选择L3L2,特别是当L3=0时,U2=0,但此时二极管D的di/dt将明显增大。由上式可见,对变换器输出功率的调节,就是通过对电荷转移频率来实现的。

  根据中参比电位的控制要求而设计的CT换器控制原理图如所示2,3.采用此控制方案简单可并赋予本电源装置一大优点,即输出端不怕短路,因为当输出电压过低甚至为零时,通过求和环节,使压控振荡器的输出脉冲频率限定于某一最低值,从而限定了输出电流的大小。此外,若反馈信号取自输出电流,可以实现稳流输出。

  (a)所示为样机实验波形。在参比电位保持1. 22V情况下,实测输出外特性曲线见(b),最大纹波系数为2.5%.本文讨论了一种适用于阴极保护特种电源的CT -ZCS新型功率变换器拓扑,对其工作原理进行了详细分析,结合恒电位仪的研制,提出了一种简单实用的脉冲频率控制方案,阐述了该装置的性能特点,并给出了有关实验波形和输出外特性的实测曲线。分析与实验结果表明,CT -ZCS变换器具有如下优点:零电流功率开关有利于降低开关损耗和提高变换器的容量和效率;通过限定电荷转移频率可实现自动可靠的输出短路保护;既可以实现恒压输出也可以实现恒流输出;既可采用GTR,IGBT等可关断器件,更宜于采用快速晶闸管或高频晶闸管,以获得大容量输出。

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