[发明专利]一种用于浓硫酸不锈钢酸冷器阳极保护的恒电位仪

权利要求书

1.一种用于浓硫酸不锈钢酸冷器阳极保护的恒电位仪，其特征在于：该恒电位仪系统包含：上位机，以及功率主电路和控制电路组成的下位机；用户通过上位机发送控制指令，下位机的控制电路接收指令，并根据指令控制功率主电路输出电压可调的直流电压，该直流电压施加于被保护的不锈钢酸冷器阳极表面；功率主电路包含开关管驱动电路，开关管驱动电路接收控制电路发出的PWM斩波控制信号，实现功率主电路的输出电压可调；

功率主电路中，第一三极管T1与第一二极管VD1、第二三极管T2与第二二极管VD2构成双向斩波开关，第三三极管T3与第三二极管VD3、第四三极管T4与第四二极管VD4构成双向续流开关；当输入的交流电压为正时，第一三极管T1与第三三极管T3管互补导通，第二三极管T2与第四三极管T4保持导通状态不变；当输入的交流电压为负时，第二三极管T2与第四三极管T4管互补导通，第一三极管T1与第三三极管T3保持导通状态不变；

所述的控制电路的控制方法是将采样值与用户上位机设定值进行比较与PID运算，当采样值小于设定值，增大控制电路发出的PWM占空比，反之，则减小占空比，由此产生新的PWM斩波控制信号，开关管驱动电路驱动功率主电路的开关器件，以控制采样值与设定值达到平衡，完成金属电化学保护。

2.根据权利要求1所述的恒电位仪，其特征在于：所述的功率主电路为电网电压经过交流斩控调压、LC滤波生成幅值可调，频率50Hz的正弦电压，后经变压器隔离，并最终通过全桥整流以及电感平波输出电压可调的直流电。

3.根据权利要求2所述的恒电位仪，其特征在于：交流斩控调压部分采用非互补的单管反串联双向斩控式交流调压方法。

4.根据权利要求1所述的恒电位仪，其特征在于：所述的功率主电路的输出端正极连接欲保护不锈钢壳体，功率主电路输出端负极连接电位仪阴极，并将金属阴极置于溶液内，便于与壳体间形成回路。

5.根据权利要求1所述的恒电位仪，其特征在于：所述的控制电路以stm32为主控芯片，主控芯片分别连接采样电路、开关管驱动电路、故障保护电路。

6.根据权利要求5所述的恒电位仪，其特征在于：采样电路分别采集槽压、功率主电路输出电流、控参电位、监参电位四组模拟信号，并对功率主电路输入网侧电压过零检测，作为开关管控制的依据；其中，壳体入口处装有控制参比电极，其对阳极的电位差称为控参电位，经过恒电位仪改变输出电流，从而控制控参电位始终处于金属稳定钝化区间；壳体出口处装有监测参比电极，其对阳极的电位差称为监参电位，用于电位监测与辅助控制。

7.根据权利要求6所述的恒电位仪，其特征在于：当功率主电路输出电流超过电源输出额定电流时，自动封锁PWM信号并报警；当控参电位或监参电位超出上下限区间电位时，暂时切断输出电流，并发出报警，当电位处于上下限区间时，自动恢复输出电流；当恒电位仪阴、阳极发生短路与断路故障以及参比电极发生短路故障时，报警且切断输出电流。

8.根据权利要求1所述的恒电位仪，其特征在于：上位机采用MCGS触摸屏，与下位机采用485通讯方式。

9.根据权利要求1所述的恒电位仪，其特征在于：所述采样值为功率主电路输出电流、控参电位、监参电位中的一种，分别对应恒电流控制、控参控制、监参控制。