当前，城市燃气、输油、输水、电力电缆、通讯光纤等埋地管线越来越密集复杂，管道防腐层由于埋地时间长而出现老化、脱落，造成管道腐蚀、穿孔，引发泄漏，爆炸等，从而造成不可估计的损失。
　　
　　传统的管道防腐方法是在管道上涂上油漆或缠绕复合材料作为防腐绝缘层，采用这种方式防腐的管道因防腐层容易脱落和易受腐蚀，故其使用寿命短，施工繁琐，防腐效果差。现代的管道防腐一般采用电化学原理，实行阴极保护的方法，向被保护金属管道通入合适的直流电，使其对于阳极接地装置变成一个大阴极，对保护管道形成保护电位，从而使腐蚀降低到最低限度，进而延长管道的使用寿命。
　　
　　随着微电子技术、计算机技术和信息技术的不断发展，以及系统可靠性和容错技术的提高，开发研制具有安全性好、可靠性高、不间断供电、少维护甚至免维护、智能化、适于远程集中控制的新一代埋地管线防腐电源，就显得非常必要，而且迫在眉睫!这也是本文研究的关键所在。

外加电流阴极保护系统

　　从阴极保护原理中得知，由外部直流电源向被保护的金属构筑物施加阴极电流，可使其发生阴极极化，达到降低甚至完全抑制金属腐蚀的目的。由此决定了外加电流阴极保护系统的3个组成部分：直流电源，辅助阳极和被保护的阴极。如图1为埋地管线外加电流阴极保护系统。



半桥电压型PWM控制方案的选择

1PWM开关变换技术简介

　　随着功率开关器件的全控化，电力电子技术已经进入了逆变时代。电力开关变换技术始终是电力电子技术的重要组成部分，也一直是人们的重点研究方向，目前比较有代表性的电力开关变换技术有脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制（PFM）和混合调制方式（PWM和PFM的混合）。


　　PWM是脉冲宽度调制(PulseWidthModulation)的简称，这种方式采用恒定开关频率(即恒定开关周期)，用改变导通脉冲宽度，即通过改变Ton或Toff来改变导通比。PWM控制方式以其电路简单、控制方便从而在DC/DC和DC/AC电路中获得了极为广泛的应用。脉宽调制型控制电路的基本结构如图2所示。

2电力开关变换器拓扑电路分析

　　PWM型电力开关变换器通常分为两类，一类是基本的DC—DC变换器，即通常所说的无变压器式时间比例控制(TRC)变换器；另一类是由变压器和开关组成的直流变换器，它是在各种基本的DC—DC变换器中嵌入变压器以实现不同的功能要求。
　　
　　按照变换功能可将DC—DC变换器分为两种，一种是电压-电压变换器，即这种变换器输入是一个电压源，输出也是一个电压源。属于这种类型的有Buck变换器、Boost变换器和Buck-Boost变换器；一种是电流-电流变换器，即这种变换器输入是一个电流源，输出也是一个电流源。属于这种类型的有Cuk变换器、带有输入滤波器的Buck变换器和带有输出滤波器的Boost变换器。

3半桥型功率变换器的工作原理


　　本文选用半桥电路的拓扑结构形式，采用电压型反馈控制模式。　半桥电路的原理图如图3。

主电路设计

1输入级的结构设计


　　在开关整流模块中，输入级的结构如图4所示。从图中可知，此部分主要由熔断器、浪涌电压抑制电路、自动空气开关、合闸控制电路、抗EMI电路等组成。

2主开关器件的选择

　　目前，在逆变电路中被广泛应用的电力电子开关器件主要有SCR，TRIS，GTO，GTR，VMOSFET和IGBT。由于他们的电流容量和开关速度各不相同，所以他们在逆变电路中其中的应用范围也不相同。在设计中，电源输出功率为500W，逆变频率为100KHz，根据以上原则，主开关器件选用VMOSFET，VMOSFET型号选择为IRFP450。