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一種新型陰極防腐特種電源

技術應用 | 來源:中國防腐涂料網 | 作者:[db:作者] 發布日期:2018-04-02 查看次數:2737

核心提示:  近幾年來,為了減緩油氣集輸管網所遭受的地下腐蝕,延長管線的使用壽命,各油田配置了多種用于金屬陰極防腐保護的特種電源,從現場使用情況來看,存在著體積大、成本高、容量不足、保護電位穩定性差和可靠性不高

  近幾年來,為了減緩油氣集輸管網所遭受的地下腐蝕,延長管線的使用壽命,各油田配置了多種用于金屬陰極防腐保護的特種電源,從現場使用情況來看,存在著體積大、成本高、容量不足、保護電位穩定性差和可靠性不高等缺陷。隨著電力電子技術的廣泛應用,采用現代大功率DC/DC變換技術,研制新一代陰極保護特種電源,己成為陰極保護領域的一個重要的發展趨向。

  本文提出了一種電荷轉移式零電流開關(CT -ZCS)DC/DC變換器,并依此結合所示的陰極保護原理,構成了一種新型陰極保護特種電源,對其工作原理做了詳細新穎的脈沖頻率反饋控制方法,分析了CT1CS恒電位儀的性能特點,并分別給出了有關。設S1,S2為理想功率開關,二者輪流通斷,兩電容的取值滿足在一個開關周期T內,CT-ZCS變換器可分為4個等效子拓撲,相應的電壓電流穩態波形見。其中T2零電流諧振開關,為電容C諧振充電,電容電壓初值U.(0)= -U2,在諧振半周時刻達到最大值'S1開關零電流關斷。此狀態一直保持到t2時刻,轉入下一個拓撲。

  期間:S1己處于截止,在t2時刻S2開始導2與G,構成諧振回路。由于C0C,故C0可以恒壓源等效。t4時刻u. =0,二極管D開始導通。在此期間,C上的電荷量己全部轉移至C.及負載。

  期間:D與S2均導通,由于t時刻i2>0,此收稿曰期:2005-08-30時的電感L2儲能使電容電壓在諧振至t5時刻達到負壓峰測試封裝材料薛勝東:一種新型陰極防腐特種電源0期間:S2已關斷,D仍處于導通。電感中電流在U作用下線性減小。當一個周期結束,即t6時刻4的線性減小可能尚在繼續與下一周期的L諧振充電并行。

  由以上分析可見,在整個過程中,功率開關SI,S2及二極管D均為零電流導通和零電流關斷;電容C起著雙重作用,一則作為零電流開關的諧振元件,保證功率器件在導通與關斷時具有較低的di/dt,二則作為能量(電荷)傳輸從電源Us到U轉移的核心部件;要改變輸出電壓或電流的大小,需要調節功率開關的通斷頻率,即采用脈沖頻率控制方式。

  2CT-ZCS變換器的控制-ZCS變換器工作原理,經分析可知,在理想情況下,忽略變換器本身的損耗,則每個穩態周期轉移至輸出負載上的能量為:則輸出平均功率:P +Us)f其中,f為電荷轉移頻率;U2的大小近似與L3成比例,通常為了降低器件的應力要求,選擇L3L2,特別是當L3=0時,U2=0,但此時二極管D的di/dt將明顯增大。由上式可見,對變換器輸出功率的調節,就是通過對電荷轉移頻率來實現的。

  根據中參比電位的控制要求而設計的CT換器控制原理圖如所示2,3.采用此控制方案簡單可并賦予本電源裝置一大優點,即輸出端不怕短路,因為當輸出電壓過低甚至為零時,通過求和環節,使壓控振蕩器的輸出脈沖頻率限定于某一最低值,從而限定了輸出電流的大小。此外,若反饋信號取自輸出電流,可以實現穩流輸出。

  (a)所示為樣機實驗波形。在參比電位保持1. 22V情況下,實測輸出外特性曲線見(b),最大紋波系數為2.5%.本文討論了一種適用于陰極保護特種電源的CT -ZCS新型功率變換器拓撲,對其工作原理進行了詳細分析,結合恒電位儀的研制,提出了一種簡單實用的脈沖頻率控制方案,闡述了該裝置的性能特點,并給出了有關實驗波形和輸出外特性的實測曲線。分析與實驗結果表明,CT -ZCS變換器具有如下優點:零電流功率開關有利于降低開關損耗和提高變換器的容量和效率;通過限定電荷轉移頻率可實現自動可靠的輸出短路保護;既可以實現恒壓輸出也可以實現恒流輸出;既可采用GTR,IGBT等可關斷器件,更宜于采用快速晶閘管或高頻晶閘管,以獲得大容量輸出。

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