一种用于浓硫酸不锈钢酸冷器阳极保护的恒电位仪

摘要

本发明公开了一种用于浓硫酸不锈钢酸冷器阳极保护的恒电位仪，包含：上位机，以及功率主电路和控制电路组成的下位机。本发明的功率主电路用于产生一个稳定的直流电源，其前级的交流调压部分采用了四管互补的结构，通过对被保护的不锈钢表面施加电流，从而改变不锈钢表面对内部溶液的电位差，导致金属与内部溶液的接触面生成钝化层，从而起到金属防腐的作用；控制电路板对主电路中最主要的几路模拟信号：槽压，输出电流，控参电位以及监参电位进行采样，控制板还要产生用于4路开关管开关动作的PWM控制信号，通过采样值与设定值相比较，控制PWM信号的占空比，以维持采样的电位、电流值与设定值保持平衡。

权利要求

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。

说明书

一种用于浓硫酸不锈钢酸冷器阳极保护的恒电位仪

技术领域

[0001] 本发明涉及电力电子技术和嵌入式系统技术上在金属电化学防腐蚀方面的应用，尤其是针对与浓硫酸接触的不锈钢电化学防腐蚀。

背景技术

[0002] 我国是钢铁生产大国，每年应腐蚀而报废的钢铁约占年钢铁总产量的三分之一。金属腐蚀每年给国民经济造成数以亿计的财产损失。采用传统的电镀、喷涂方式并有效解
决金属在浓硫酸的剧烈腐蚀，通过电化学保护的方法逐渐成为金属腐蚀防护的主流。

[0003] 阳极保护是电化学防金属腐蚀最常见的方法，其主要原理是：在正常条件下，当金属与浓硫酸溶液相接触时，金属表面与溶液之间会建立起一种自然腐蚀电位，金属在氧化
物作用下，逐渐失去电子。倘若给金属施加一定大小的正方向的直流电，就会使金属阳极
化，金属表面与浓硫酸溶液的电位差也会发生改变。有钝化倾向的金属(如不锈钢、钛等)在
阳极极化的同时，其与溶液接触的表面会生成一种耐腐性很高的钝化膜，促使金属表面呈
钝态。继续对金属表面施加小电流，金属表面就可以维持这种钝化状态。从而有效的防止了
金属腐蚀。

[0004] 恒电位仪是金属阳极保护的核心器件。传统的阳极保护恒电位仪电源多采用可控硅作为交流调压主要器件。通过改变可控硅导通角调节输出电压，这种恒电位仪不但体积
大，电能转换效率低下，网侧电流谐波大，而且操作还极其不便。

发明内容

[0005] 本发明的目的是为了解决不锈钢酸冷器的腐蚀问题，针对传统恒电位仪的体积大，电能传输效率低下，操作不便等缺点，设计了一种新型智能化的用于浓硫酸不锈钢酸冷
器阳极保护的恒电位仪。本发明适用于普通1Cr18Ni9Ti、304、304L、316、316L等多种型号不
锈钢。

[0006] 本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：

[0007] 一种用于浓硫酸不锈钢酸冷器阳极保护的恒电位仪，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，从而改变不锈钢表面对内部溶液的电位差，导致金属
与内部溶液的接触面生成钝化层，从而起到金属防腐的作用；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。

[0008] 优选的，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。该恒电位仪的功率主电路为一个稳定的直流电源，通过220V/50Hz交流供电，最
终输出电压0～10V可调的直流电，额定输出功率为1kW。

[0009] 优选的，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，这省去了复杂的用于吸收过电流的关断缓冲电路，电能的转化效率提高，网侧谐波减小。

[0010] 优选的，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。

[0011] 优选的，所述的控制电路以STM32F103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，包含了模拟信号采集、主电路PWM控制信号输出以及系统
故障报警与保护三个主要功能。

[0012] 优选的，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。

[0013] 优选的，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。

[0014] 优选的，上位机采用MCGS触摸屏，与下位机采用485通讯方式。

[0015] 优选的，其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。

[0016] 优选的，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。

[0017] 该恒电位仪的功率主电路为一个稳定的直流电源，通过220V/50Hz交流供电，最终输出电压0～10V可调的直流电，额定输出功率为1kW。控制电路由STM32F103作为主控芯片，
对功率电路的电流电压以及参比电极电位进行采样，根据采样值与设定值的偏差，实时调
整给主电路开关管的PWM信号占空比，控制电压电流达到设定值。同时当出现过压、过流、断
路故障以及电位超上下限区间时，系统能迅速封锁PWM输出，并发出声光报警。另外通过串
口触摸屏作为该恒电位仪的上位机，既能通过人机界面设定电位值并实时监测系统的输出
电流、槽压以及参比电极电位，还能同时对多台下位机进行控制。它包括以下步骤：

[0018] 步骤SS1：功率主电路为一个输出电压0‑10V可调，电流0‑100A可调的直流电源。

[0019] 步骤SS2：控制部分是整个恒电位仪系统的核心。承担着模拟信号的采集和转化，控制主电路中开关器件的通断，过压过流故障检测报警，控制板通过串口与上位机通信。

[0020] 功率主电路的直流电源设计包含以下子步骤：

[0021] 步骤SS11：该直流电源输入220V/50HZ交流电，通过由四个IGBT组成非互补式交流调压电路，再经过LC滤波器，使得变压器原边的输出电压变成频率50Hz，幅值0～220V可调
的交流电。

[0022] 步骤SS12：将步骤SS11生成的正弦交流电压通过工频变压器，电压幅值被减小到略大于目标幅值，直流输出端与电网也被隔离开来。

[0023] 步骤SS13：变压器次边输出的交流电经过桥式整流，得到目标要求的0‑10V直流电。

[0024] 本发明控制部分设计包括以下子步骤：

[0025] 步骤SS21：用串口触摸显示屏作为上位机，实时监测电源输出电流、槽压以及参比电压。在系统开启前，用户通过人机界面输入钝化电位设定值。

[0026] 步骤SS22：对电源的输出电流、槽压、控参电位与监参进行A/D采样，当全部参数处于报警限以内的同时，将采样值与触摸屏设定值进行比较运算，当采样值小于设定值，增大
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，送给主电路的开关管驱
动电路，以实现采样值与设定值达到平衡。

[0027] 步骤SS23：控制部分还包括故障保护功能。当电源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；参比电极超上下限区间电位时，能暂时切断输出电流，并发
出报警，当电位处于上下限区间时，又自动恢复输出电流；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，也均能报警且切断输出电流。

[0028] 本发明的有益效果是：本发明的阳极保护恒电位仪电源采用4管非互补式结构进行交流调压，采用IGBT作为调压的开关器件，电源体积有效减小；采用非互补的PWM斩波交
流调压方法：省去了复杂的用于吸收过电流的关断缓冲电路，采用的PWM斩波调压的方式与
传统的相控调压相比，电能的转化效率提高，网侧谐波减小；本发明的上位机为一台串口触
摸屏，省去了传统电位仪的大量仪表、旋钮开关与按键。只需输入金属维持钝化的设定值，
就可以自动实现阳极保护，无需太多人工干预。与传统的恒电位仪相比，本发明的新型恒电
位仪操作更方便、智能化。

附图说明

[0029] 图1为本发明恒电位仪系统结构框图

[0030] 图2为本发明恒电位仪功率主电路拓扑图

[0031] 图3为本发明网侧电压过零检测电路图

[0032] 图4为本发明4路模拟信号采样电路图

[0033] 图5为本发明阳极保护系统下位机接线图

[0034] 图6为本发明中非互补PWM斩波交流调压原理图

[0035] 图7为本发明恒电位仪控制流程图

具体实施方式

[0036] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0037] 本发明用于多种型号不锈钢的阳极保护，结合图1，主要包括功率主电路部分与控制电路两部分。功率主电路由电网输入220V的工频交流电，依次经过斩控交流调压、变压器
隔离降压、整流、滤波后输出电压0～10V可调的直流电，设计输出的额定功率为1kW。控制电
路中，用一块串口触摸屏作为整个系统图的上位机，给出设定值并实时显示系统运行的主
要参数；主电路的输出电流、槽压以及参比电极电位被采样进主控芯片，与设定值相比较，
根据两者偏差，控制主电路斩波PWM占空比；同时当系统发生故障时，能及时切断主电路电
流输出并报警，当系统正常后，能自动恢复电流输出。

[0038] 本发明的恒电位仪设计包括功率主电路设计和其控制系统设计两部分：

[0039] 功率主电路为一台输出电压为0～10V可调的直流电源。

[0040] 所述的直流电源的前级为单管反串联双向斩控式交流调压电路。如图2所示，T1与VD1、T2与VD2构成双向斩波开关，T3与VD3、T4与VD4构成双向续流开关，其中双向开关由两
个带有反向并联二极管的IGBT模块反向串联构成。L1与C1构成输入侧低通滤波器，L2与C2
构成输出侧低通滤波器。该斩控调压电路采用不带电流检测的控制方式，各个IGBT控制时
序如图6所示，电网电压采样然后经过电压过零检测电路，实时监测输入电压状态。当输入
的交流电压为正时，T1与T3管互补导通，T2与T4保持导通状态不变。当输入的交流电压为负
时，T2与T4管互补导通，T1与T3保持导通状态不变。

[0041] 所述的直流电源交流调压的后级可视为阻感性负载，根据输入电压Ug与输出电流io的关系，可以把交流调压的运行状态分为4个阶段。以Ⅰ阶段为例，输入电压大于零，输出
电流小于零，由于输出电压与输入电压同相位，使得这一阶段系统的瞬时功率小于零，相当
于负载侧向电网侧反馈无功功率。在此区间内，V2一直处于导通状态，在V3关断时，V2承受
正向电压自然导通，而V1承受反向电压关断截止，电流经V2与VD1向电网侧反馈无功功率。
此时Uo＝Ui。当V3的门极有触发信号时，V3承受正向电压自然导通，V4承受反向电压关断截
止，电流通过V3与VD4续流，电能消耗在负载上，此时Ui＝0，在整个工作模式下，V2高电平导
通状态，所以在整个V2与V3换流过程中，不会出现电流断续的情况，所以电感正常换流不会
产生过电压。所以采用这种不带电流检测的非互补控制方法可以有效解决互补控制所带来
的电压尖峰问题，而且控制方式较为简单。

[0042] 如图6波形图所示，取一个开关周期内V1的导通时间与开关周期的比值作为交流调压的PWM斩波占空比，记作D，所以：

[0043]

[0044] 其中D在0到1内取值，D的取值越大，交流调压的输出电压幅值也会越大，当D＝1时，输出电压的幅值与电网电压相同。经四管非互补控制后输出的电压波形为斩波的交流
电压。在本实施例中，用L2C2组成的输出侧LC滤波器把断续的交流电压滤波为幅值0～20V可
调，频率为50Hz的标准正弦电压。

[0045] 将所述的交流调压输出的正弦电压通过变压器，变压器副边输出的正弦电压通过桥式不控整流，得到一个波动的直流电压，经过纯电感滤波，从而产生目标所需的0～10V可
调的稳定的直流电压。在本实施例中，变压器的变比n为1:1，变压器工作频率为50Hz。假设
变压器二次侧的输出电压为 则经整流桥和电感滤波后的最终电压
为0.9U2。

[0046] 结合图7，一种用于浓硫酸不锈钢酸冷器阳极保护的方法,基于本发明提出的恒电位仪，它包括以下步骤：

[0047] S1、初始化；

[0048] S2、定时器中断；

[0049] S3、给定较小占空比，频率20kHz的PWM斩波信号；

[0050] S4、采样电流、槽压、控参与监参，进行触摸屏显示；

[0051] S5、判断是否过流：是则报警并封锁PWM输出，经定时器延时返回S2；否则进行S6；

[0052] S6、判断参比电极电位是否超出上下限区间：是则报警并封锁PWM输出，经定时器延时返回S2；否则进行S7；

[0053] S7、比较采样电位与设定值：

[0054] 采样电位＝设定值，保持当前的PWM占空比，开关管驱动电路驱动功率主电路的开关器件；

[0055] 采样电位＞设定值，减小当前的PWM占空比，开关管驱动电路驱动功率主电路的开关器件，并返回S4；

[0056] 采样电位＜设定值，增大当前的PWM占空比，开关管驱动电路驱动功率主电路的开关器件，并返回S4。

[0057] 恒电位仪系统的控制部分见步骤S4‑S7，是该系统的核心。主要完成模拟量的采样及监控，控制功率主电路输出稳定的直流电流以及系统的故障报警与保护。具体包含以下
部分：

[0058] 采样槽压、输出电流、控参电位以及监参电位4组主要模拟量，并且对直流电源的网侧电压进行过零检测。如图3所示的：鉴于网侧电压高达220V，采用LEM公司的HNV025A电
压传感器，可准确测量10～500V的交直流电压。将采集的网侧电压信号依次通过由TL072构
建的低通滤波器和反向器，将输出的电压信号通过LM311组成的过零比较器，当网侧瞬时电
压大于零时，比较器输出高电平，否则输出低电平。最后将生成的方波信号经施密特触发器
整形后送入主控芯片stm32中，作为4个开关管非互补控制通断的依据。

[0059] 本发明输出电流高达数十安，采用CIEFUL公司的CS100BT5霍尔电流传感器，测量范围可达0～100A。槽压的测量则采用高精度电阻分压的方法，将实际电压缩小10倍。控参
电位与监参电位均为参比电极对阳极的电位差，正常情况下，电位差在0～‑600mV之间变
化。把这4组模拟信号经过滤波，电压跟随器的调理电路。输出的模拟量经过HEF4051的多路
开关后，送入外部A/D芯片MCP3421中。MCP3421是款18位高精度AD芯片，采样精度达uV级，输
入电压采用差分输入，通过I2C与主控芯片进行通信，将这4组模拟量信号转化成数字量通
过SCL与SDA发送到控制芯片中进行计算,具体的原理如图4所示。

[0060] 本发明中，步骤S4将采样过来的槽压、输出电流、控参电位与监参电位发送在串口触摸屏上显示。该恒电位仪支持三种工作模式：控参控制、监参控制和恒电流控制。多数情
况下如附图7所示采用控参控制或者监参控制，用户可在上位机上选择需要的工作模式，并
输入所需的设定值。

[0061] 本发明中，将采样到的模拟量值与用户设定值作差，这里的采样值要与用户的设定值一一对应。以控参控制工作模式为例，取控参采样值为Etrue，控参设定值为Eref，其差值
设为ΔE，即：ΔE＝Etrue‑Eref。当ΔE>0时，实测的控参电位比设定值大，逐渐减小V1管的导
通占空比D，从而逐步减小输出电压，以维持Etrue＝Eref。相反的，当ΔE<0时，实测的控参电
位比设定值小，逐渐增大V1管的导通占空比D，从而使输出电压逐步增大，至Etrue＝Eref。ΔE
＝0时，维持此时的导通占空比不变。

[0062] 本发明提供多种故障报警与保护见步骤S5‑S6。由于恒电位仪直流电源输出的额定电流为100A，用户需在上位机上设置电流报警上限，针对不锈钢的钝化特点，通常设置在
50A。当电流传感器检测到输出大于50A，自动封锁PWM输出，自动切断电流输出，并发出声光
报警，系统正常后，电位仪也能自动恢复运行。当阴、阳极开路时，检测到槽压为0且输出电
流也为0时，发出声光报警。控参的设定和酸冷器中通入的硫酸浓度有关，针对93％的浓硫
酸，设置控参电位为‑100mV，对于98％的浓硫酸，设置控参电位为‑200mV。在本实施例中，设
置控参报警的上限电位为‑550mV，报警下限电位为0mV,当采样到的控参电位或是监参电位
超出报警上下限区间时，控制板自动封锁PWM输出，自动切断电流输出，并发出声光报警，待
参比电极电位值回到正常区间后，电位仪又能自动恢复运行。同时，当控制参比电极开路、
短路及阳极开路时，均能自动切断电流输出并报警。

[0063] 本发明的线路连接如图5所示的：将恒电位仪功率电路直流电源输出侧，阳极+接不锈钢酸冷器的壳体1，壳体1与地相连接。阴极‑置于浓硫酸溶液中，阴极2为一根耐强腐蚀
材质的金属棒，其表面套有一定数量的小孔的聚四氟乙烯管，以控制电流的分布。在不锈钢
容器的阳极保护中，可以设置多个阴极2，具体的分布视具体情况决定。且金属阴极2充当消
耗品，需要定期检查更换。控制参比电极3置于浓酸入口壳体上，监测参比电极4放置在浓酸
出口壳体上，阳极信号线(简称阳信)与壳体1相连接。在下位机的控制板5上设置多个接线
端子，分别连接阴极‑、阳极+、电流传感器、网侧电压传感器、控参电极3以及监参电极4。

[0064] 所述的不锈钢酸冷器阳极保护过程主要包含了致钝化和维持钝化两个过程。由典型的不锈钢阳极化曲线可知：不锈钢阳极化的过程可以划分为四个区域，即：活化区、活化‑
钝化过渡区、维钝区以及过钝区。在不锈钢活化的过程中，通入的电流与金属表面电位成正
比。进入活化‑钝化过渡区后，当金属电位超过金属的致钝电位E致钝后，继续升高金属电位
值，金属开始钝化，电流密度急剧减小，此时通入的电流与金属电位成反比。当金属表面的
钝化膜达到一定厚度后，不锈钢表面进入了稳定的钝化区域，维持这种钝化状态所需的电
流密度较小，在维钝区域内，金属电位在一定的范围内上升。通入的电流密度几乎保持不
变，称这个电流密度为i维钝。不锈钢处在钝态下，在腐蚀溶液中的溶解速度最慢，甚至不溶
解。恒电位仪要控制不锈钢的电位最终维持在维钝的电位区间内才能起到阳极保护的效
果。当不锈钢表面的电位继续增大，不锈钢进入了过钝化区，此时，通入的电流密度又与不
锈钢的电位成正比关系了。尽可能要避免不锈钢阳极化过程进入过钝区，否则会加剧金属
在电解质溶液中的溶解。

[0065] 要实现不锈钢的阳极保护，本发明主要在恒电流模式与恒电位两种模式下运行(在步骤S7中根据需要选择，附图7以恒电位模式进行说明，在其他实施例中，比较采样电流
与设定值，即为恒电流模式)。具体包括以下几个子步骤：

[0066] 步骤SS31：用户在上位机输入保护电位，设置电位报警上下限和输出电流上限，这里针对304不锈钢在98％浓度的浓硫酸溶液中的阳极极化曲线，设置保护电位为‑150～‑
200mV，控参报警电位上限设定为‑500～‑550mV，控参报警电位下限设定为0mV。报警电流上
限设置为50A。

[0067] 步骤SS32：将浓硫酸溶液通过并完全充满整个不锈钢酸冷器中，静置2‑8小时，使得不锈钢酸冷器与溶液接触表面自钝化。随后开启恒电位仪电源输出模块，逐步增大开关
管导通占空比D，缓慢增大恒电位仪电源的输出电流，并监视控参电位与监参电位的变化。
作为一种较好的实施例，倘若控参电位值在输出电流达到其电流报警上限的90％即45A之
前就已经达到了用户所设定的保护电位，且监参电位与控参电位差值的绝对值始终稳定在
100mV以内，则说明不锈钢进入了稳定的钝化状态。立即切换到恒电位的控制模式中，始终
保持实测的控参电位与用户设定的保护电位误差不超过10mV。恒电位模式下，由于不锈钢
表面的钝化膜逐步增厚，其阻值也在不断增大。将实测的控参电位与设定的保护电位作差，
得到控参电位的变化趋势，继而相应的增大或减小控制开关管通断的PWM波占空比，调整恒
电位仪的输出电流，使得实测控参电位与设定的保护电位维持平衡状态。

[0068] 步骤SS33：在本实施例中，如果缓慢增大电源输出电流，至输出电流达到电流报警上限的90％即45A，而实测的控参电位始终没达到设定的保护电位。根据不锈钢的阳极极化
曲线和以往实验经验，将输出电流降低到20A，控制恒电位仪暂时工作在恒电流状态，维持
一段时间后，不锈钢表面的钝化膜逐渐增加，导致金属的阻值不断增大，所测得的参比电位
也会缓慢增大，待实测控参电位与设定的保护电位相等时，系统转入到步骤SS32所提的恒
电位控制模式中来。

[0069] 步骤SS34：在本发明的直流电源开始运行后，严格限制控参电位值不得超出上位机所设定的控参报警电位区间，过高的控参电位会导致不锈钢表面的钝化膜脱落，加剧金
属的腐蚀。一旦检测到控参电位、监参电位超出用户设定的报警电位区间，又或者是输出电
流超出设定的报警电流，立即封锁主芯片的PWM输出，关闭电流输出并发出声光报警。配置
主芯片STM32的任一闲置定时器作为系统的故障重启定时器，在封锁PWM输出的同时，随即
开启定时器计时，经过30s后，触发定时器中断，再依次重复以上恒电位仪的控制过程，直至
实测控参电位与设定的保护电位维持平衡状态且保护电位不超限，输出电流不过流为止。
其间，若检测到控参电位与监参电位的差值绝对值超出100mV，要立即关断电流输出，排出
浓硫酸后，检查并更换参比电极。