一种海上阳极控制器及外加电流阴极保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种海上阳极控制器，包括，处理单元、输出单元和本地信号给定电路，处理单元包括微控制器，输出单元包括PWM控制器、全桥变换器、电压与电流检测电路、输出量反馈电路、误差检测电路以及过压过流保护电路，输出量反馈电路包括电压反馈和电流反馈、误差检测电路包括电压误差检测电路和电流误差检测电路，该控制器还具有本地远控切换电路，本地信号给定电路。该海上阳极控制器能够根据用户的需求方便的切换和更改输出到牺牲阳极上的信号类型及信号的大小。同时本发明专利技术还提供了一种外加电流阴极保护系统，该系统有多个阳极控制器构成并通过工控计算机连接，其能够实现对各个控制器的分别控制，操作方便，便于维修。

【技术实现步骤摘要】
一种海上阳极控制器及外加电流阴极保护系统
本专利技术涉及海洋水下钢构物的防海水腐蚀工程领域，具体涉及海上外加电流阳极控制器，以及外加电流阴极保护系统。
技术介绍
大型船舶及海洋工程都需要外加电流阴极保护系统对金属结构进行防腐保护。现在广泛使用的外加电流保护系统的电源设备由变压器和整流部分组成；输出阳极的个数设计定型时就已确定，而且每个阳极的输出不可独立的调节；如需增加阳极数量，只能增加整体设备套数。此外，现使用的电源设备体积也比较大，维护保养不方便，出现故障需要断电时，只能整体断电。对于表面结构复杂的保护对象，由于现在使用的电源阳极数量和参比电极数量较少，不能使保护对象的构件均得到有效的阴极极化，数量较少的参比电极也不能准确的监测保护体各点的电位值。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题的提出一种海上阳极控制器，该控制器能够方便并且精确地控制阳极上的输出量大小及输出信号的类型，保证海上钢构件不被腐蚀。本专利技术采用的技术手段如下：一种海上阳极控制器，包括，处理单元、输出单元和本地信号给定电路；所述本地信号给定电路用于生成设定输出预值信号；所述处理单元包括微控制器，所述微控制器用于接收所述设定输出预值信号，并根据接收的所述设定输出预值信号控制所述输出单元的输出量的值；所述输出单元包括PWM控制器、全桥变换器、电压与电流检测电路、输出量反馈电路误差检测电路以及过压过流保护电路，所述PWM控制器的输入端与所述处理单元的输出端电连接，所述处理单元控制所述PWM控制器的输出占空比，所述PWM控制器的输出端与所述全桥变换器连接用于控制所述全桥变换器的输出，所述全桥变换器的输出端连接负载，所述电压与电流检测电路与过压过流保护电路串联后连接在所述PWM控制器和全桥变换器的输出端之间，所述电压与电流检测电路的输入端连接在所述全桥变换器的输出端，所述过压过流保护电路的输出端连接到所述PWM控制器上，所述输出量反馈电路与所述误差检测电路连接后并联到所述PWM控制器和所述全桥变换器的输出端，所述输出量反馈电路的输入端连接在所述全桥变换器的输出端，所述误差检测电路的输出端连接在所述PWM控制器上；进一步地，所述处理单元还包括模数转换器和数模转换器；所述模数转换器用于将模拟量的设定输出预值转换成所述微控制器能够接收和处理的数字量；所述数模转换器用于将所述微控制器输出的数字量信号转换成用于控制所述PWM控制器的模拟信号；进一步地，所述本地信号给定电路为预值电压给定电路，所述设定输出预值为设定电压输出预值，所述全桥变换器的输出端输出为恒压值，所述输出量反馈电路为电压反馈电路，所述误差检测电路为电压误差检测电路；进一步地，所述本地信号给定电路为预值电压给定电路，所述设定输出预值为设定电流输出预值，所述全桥变换器的输出端输出为恒流值，所述输出量反馈电路为电流反馈电路，所述误差检测电路为电流误差检测电路；进一步地，所述本地信号给定电路为预值电压给定电路和预值电流给定电路，所述设定输出预值为设定电压输出预值和设定电流输出预值，所述全桥变换器的输出端输出为恒压值或恒流值，所述输出量反馈电路为电流反馈电路和电压反馈电路，所述海上阳极控制器还包括运行模式选择电路，所述运行模式选择电路包括设定输出预值切换电路和反馈模式选择电路，所述设定输出预值切换电路用于选择性地将所述预值电压给定电路和预值电流给定电路输出端连接到所述处理单元中，所述反馈模式选择电路连接在所述输出反馈电路与误差检测电路之间，所述反馈模式选择电路用于选择性地将所述电流反馈电路和所述电压反馈电路连接至所述误差检测电路，所述误差检测电路为电流误差检测电路和电压误差检测电路；进一步地，还包括与处理单元连接的通信接口，所述通信接口与外接的工业控制计算机进行连接，所述工业控制计算机通过所述通信接口与所述处理单元进行通信；进一步地，设定所述设定输出预值的方法包括本地设定和远程设定，所述海上阳极控制器还包括对本地设定和远程设定进行选择的本地远控切换电路和本地远控选择开关；一种外加电流阴极保护系统，包括本专利技术所述的海上阳极控制器、多个牺牲阳极、多个参比电极、电位采集卡以及工业控制计算机；所述海上阳极控制器与所述牺牲阳极电连接用于向所述牺牲阳极输出电流或电压，所述电位采集卡与所述参比电极电连接用于采集所述参比电极上的电位，所述工业控制计算机与所述电位采集卡和所述海上阳极控制器连接，所述工业控制计算机根据所述电位采集卡采集的电位信息控制所述海上阳极控制器的输出；进一步地，所述海上阳极控制器具有多个，所述多个海上阳极控制器分别通过通信接口与所述工业控制计算机并联连接。与现有技术比较，本专利技术所述的海上阳极控制器具有以下有益效果：1、该阳极控制器通过处理单元、PWM控制器、全桥变换器、电压与电流检测电路，输出量反馈电路、误差检测电路以及过压过流保护电路等结构，能够有效并且精确的控制输出到牺牲阳极上的电流或电压；2、该阳极控制器包括设定输出预值切换电路和反馈模式选择电路，能够方便地根据用户需要切换并输出电压或电流；3、本专利技术还包括通信接口，通信接口可以与外接的工业控制计算机连接并通信，可以实现该控制器的远程控制；4、具有本专利技术海上阳极控制器的电流阴极保护系统，该保护系统可以方便的实现海上钢构件结构的抗腐蚀保护；5、电流阴极保护系统具有多个海上阳极控制器，多个阳极控制器分别通过通信接口与工业控制计算机连接，这样可以方便的增加和减少连接在工业控制计算机上阳极控制器的数量，适于应用在不同规模上的海上钢构件上，同时每个阳极控制器又是单独工作，当一个或多个阳极控制器出现问题需要维修或更换时，只需要更换或维修有问题的阳极控制器，而不需要阴极保护系统整体断电进行维修或更换，即节省了成本又保证了该装置的整体工作性能。附图说明图1是本专利技术的海上阳极控制器的结构框图；图2是本专利技术的外加电流阴极保护系统的第一种实施例；图3是本专利技术的外加电流阴极保护系统的第二种实施例。图中：1、处理单元，2、PWM控制器，3、全桥变换器，4、电压与电流检测电路，5、输出量反馈电路，6、运行模式选择电路，7、过压过流保护电路，8、误差检测电路，9、本地远控切换电路，10、工业控制计算机，11、微控制器，12、模数转换器，13、数模转换器，14、本地信号给定电路，15、本地远控选择开关。具体实施方式实施例1如图1所示，一种海上阳极控制器，包括，处理单元1、输出单元和本地信号给定电路14。本地信号给定电路14用于生成设定输出预值信号，处理单元1用于接收设定输出预值，并根据接收的设定输出预值控制所述输出单元的输出量的值。处理单元1包括微控制器11，输出单元包括PWM控制器2、全桥变换器3、电压与电流检测电路4、输出量反馈电路5、误差检测电路8以及过压过流保护电路7。在本实施例中，输出单元的全桥变换器3的输出端连接牺牲阳极负载，全桥变换器3向牺牲阳极负载提供恒定的电压，因此处理单元1接收到的设定输出预值为由本地信号给定电路14设定输出电压预值即设定期望输出端可以输出的电压的值，本地信号给定电路14为预值电压给定电路，该预值电压给定电路由电位器组成，调节电位器可以调节输入到处理单元1中信号大小，输出量反馈电路5为电压反馈电路，误差检测电路8为电压误差检测电路。处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海上阳极控制器，其特征在于：包括，处理单元(1)、输出单元和本地信号给定电路(14)；所述本地信号给定电路(14)用于生成设定输出预值信号；所述处理单元(1)包括微控制器(11)，所述微控制器(11)用于接收所述设定输出预值信号，并根据接收的所述设定输出预值信号控制所述输出单元的输出量的值；所述输出单元包括PWM控制器(2)、全桥变换器(3)、电压与电流检测电路(4)、输出量反馈电路(5)、误差检测电路(8)以及过压过流保护电路(7)，所述PWM控制器(2)的输入端与所述处理单元(1)的输出端电连接，所述处理单元(1)控制所述PWM控制器(2)的输出占空比，所述PWM控制器(2)的输出端与所述全桥变换器(3)连接用于控制所述全桥变换器(3)的输出，所述全桥变换器(3)的输出端连接负载，所述电压与电流检测电路(4)与过压过流保护电路(7)串联后连接在所述PWM控制器(2)和全桥变换器(3)的输出端之间，所述电压与电流检测电路(4)的输入端连接在所述全桥变换器(3)的输出端，所述过压过流保护电路(7)的输出端连接到所述PWM控制器(2)上，所述输出量反馈电路(5)与所述误差检测电路(8)连接后并联到所述PWM控制器(2)和所述全桥变换器(3)的输出端，所述输出量反馈电路(5)的输入端连接在所述全桥变换器(3)的输出端，所述误差检测电路(8)的输出端连接在所述PWM控制器(2)上。...

【技术特征摘要】
1.一种海上阳极控制器，其特征在于：包括，处理单元(1)、输出单元和本地信号给定电路(14)；所述本地信号给定电路(14)用于生成设定输出预值信号；所述处理单元(1)包括微控制器(11)，所述微控制器(11)用于接收所述设定输出预值信号，并根据接收的所述设定输出预值信号控制所述输出单元的输出量的值；所述输出单元包括PWM控制器(2)、全桥变换器(3)、电压与电流检测电路(4)、输出量反馈电路(5)、误差检测电路(8)以及过压过流保护电路(7)，所述PWM控制器(2)的输入端与所述处理单元(1)的输出端电连接，所述处理单元(1)控制所述PWM控制器(2)的输出占空比，所述PWM控制器(2)的输出端与所述全桥变换器(3)连接用于控制所述全桥变换器(3)的输出，所述全桥变换器(3)的输出端连接负载，所述电压与电流检测电路(4)与过压过流保护电路(7)串联后连接在所述PWM控制器(2)和全桥变换器(3)的输出端之间，所述电压与电流检测电路(4)的输入端连接在所述全桥变换器(3)的输出端，所述过压过流保护电路(7)的输出端连接到所述PWM控制器(2)上，所述输出量反馈电路(5)与所述误差检测电路(8)连接后并联到所述PWM控制器(2)和所述全桥变换器(3)的输出端，所述输出量反馈电路(5)的输入端连接在所述全桥变换器(3)的输出端，所述误差检测电路(8)的输出端连接在所述PWM控制器(2)上。2.根据权利要求1所述的海上阳极控制器，其特征在于：所述处理单元(1)还包括模数转换器(12)和数模转换器(13)；所述模数转换器(12)用于将模拟量的设定输出预值转换成所述微控制器(11)能够接收和处理的数字量；所述数模转换器(13)用于将所述微控制器(11)输出的数字量信号转换成用于控制所述PWM控制器(2)的模拟信号。3.根据权利要求2所述的海上阳极控制器，其特征在于：所述本地信号给定电路(14)为预值电压给定电路，所述设定输出预值为设定电压输出预值，所述全桥变换器(3)的输出端输出为恒压值，所述输出量反馈电路(5)为电压反馈电路，所述误差检测电路(8)为电压误差检测电路。4.根据权利要求2所述的海上阳极控制器，其特征在于：所述本地信号给定电路(14)为预值电流给定电路，所述设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋世德，刘磊，熊华燕，朱东旭，
申请(专利权)人：大连科迈尔防腐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21