随着油田开发含水率上升,集输管道内壁腐蚀穿孔现象日益严重。外加电流阴极保护是一种有效的防腐方法,其中直流电源是外加电流阴极保护系统的主要设备。但直流电源供电方式在管道内壁环境应用时存在保护距离短、保护电位分布不均匀等问题,无法实现管段的全线保护。研究表明,采用脉冲电流阴极保护技术可以有效延长管内保护距离,实现管内保护电位的均匀分布。因此研究基于脉冲电流阴极保护系统程控电源,并通过设计管道内壁脉冲电流阴极保护系统以检验和实现程控电源功能,对油田集输管道内壁的腐蚀防护以及脉冲电流阴极保护技术的推广应用具有重要意义。基于此背景,本文从管内脉冲电流阴极保护的实际需求出发,首先对管道内壁脉冲电流阴极保护系统总体结构进行了设计,对关键部件柔性阳极、参比电极的结构和安装方式进行了研究和设计,并确定了阴极保护专用程控脉冲电源的技术方案。其次采用全桥逆变和直流斩波方式为主的多级变换思想设计了主电路结构,并对电路元件相关参数进行了计算。采用多级自适应闭环控制策略和相关算法实现了保护电位合理均匀分布和电源稳定安全输出,采用一阶惯性数字滤波算法实现了ADC采样滤波。设计了以PC机为上位机,主控芯片为下位机的通讯结构,采用VB.net软件设计了人机交互界面,对相关参数进行控制和监测。最后基于以上研究,对研制的程控脉冲电源进行了整机安装和调试,并完成了室内模拟实验及现场管道内壁脉冲电流阴极保护实验,验证了程控脉冲电源设计的合理性与可靠性。实验结果表明程控脉冲电源主电路和控制电路设计合理,实现了设计指标和功能。电源可以输出占空比、频率均可智能调节的方波脉冲电流,且使用效果、体积重量、成本及安全性等方面都比传统防腐电源有明显的优势,满足现场使用要求。