ZVZCS变换器在阴极保护电源中的应用

夏泽中，廖小松，罗海峰

(武汉理工大学自动化学院，湖北 武汉 430070)

在国民经济生产中，使用大量金属管道和金属储罐来输送和存储石油、天然气或其他物质。一般情况下，这些金属管道或金属储罐都是放置于地表或地下，由于长期与地下物质接触因而在接触面形成原电池，发生电化学反应，导致金属件的腐蚀。在所形成的电化学反应中，金属件失去电子成为阳极，在反应过程中被消耗掉。

为了延长金属管道和金属储罐的使用寿命，采用阴极保护方法，可以使金属件减缓或避免腐蚀。阴极保护技术就是通过形成直流电流，对金属表面电化学反应施加干扰，从而改变金属件的相对电位，使金属结构免遭腐蚀[1－3]。阴极保护示意图如图1所示。

图1 阴极保护示意图

目前，国内广泛使用的防腐电源设备恒电位仪，普遍采用传统的以晶闸管为功率元件的相控整流技术。相控整流技术的缺点是效率和功率因数低，装置的体积较大[4]。为了解决这些问题，笔者把软开关技术引入防腐电源系统中，从而提高了开关频率和装置的功率密度，减小了开关损耗。

1 电路结构与原理

针对金属结构防腐阴极保护的应用问题，笔者提出了一种模块化阴极保护设计方案。模块化的DC－DC变换器在零电压零电流(ZVZCS)状态下工作。采用高频变压器隔离，工作频率为20 kHz，使变压器的体积大大减小，同时提高了电源效率。

图2为该设计的系统框图。从图2中可以看出前级整流采用的是二极管不可控整流，DC－DC高频变换器是整个系统的核心。……