直流大電流發(fā)生器及其控制器的框圖，380 V的交流電壓經(jīng)過變壓器的耦合壓降之后降為18 V，18 V 的交流電經(jīng)過三相半波可控整流電路以及濾波電路以后輸出直流電壓，將直流電壓連接到船體的輔助陽極部分，電流的陰極部分連接到船體表面，這直流大電流發(fā)生器及其控制器的框圖也就是陰極保護需要保護的部分。控制板通過測量標當其中一相的電壓高于另外兩相電壓并且在導通信號的作用下它所對應的晶閘管導通而其他兩相的晶閘管則關斷。由此可知陰極保護控制系統(tǒng)在對三相波進行電流控制時導通角的范圍只能是 30° ～ 150°，因為在這個范圍內(nèi)本相電壓才高于其他兩相電壓。
2 電流控制
當傳感器檢測到船體其中某個部分開始受到海水腐蝕，也就是船體開始呈現(xiàn)向陽極變化的趨勢時，陰極保護控制器便開始控制電流的釋放來保護船體。開始釋放電流時，運用 PID 算法，電流以 1 A/s 的速度不斷變大，如果傳感器所提供的檢測電壓仍大于閥值，那么電流的變化速度將這樣一直保持下去。但是當導通角減小到 30°時，此時的電流是*大值，電流大小將不再變化。電流大小一直保持到傳感器的測試電壓小于閥值時才會慢慢減小，減小的速度也是 1 A/s，直到電流減小到 0 為止。如此往復循環(huán)就形成了對電流大小的**控制。
3 PID 穩(wěn)流控制
為了讓電流能夠平滑的按照 1 A/s 的速度上升或者減小，本文使用了 PID 算法。通過對圖 2 中標準電阻 Ｒ 的電壓測量可以得出電流的變化。通過不斷地
讀取 Ｒ 上的輸出電流值，將 Ｒ 上的電流值與預設值作比較，然后對導通角進行微調(diào)，這樣就能夠使電流以1 A/s的速度平滑變化了。
4 軟件部分
4． 1 電流控制流程
4． 2 電流控制軟件說明
為了方便進行相位檢測，在硬件設計時將每一個相位輸入都連接到一個外部中斷。**次開始控制電流釋放時需要測量三相波的頻率，測量方法是先打開
定時器，當其中一個相位到來時進入它所對應的那個外部中斷程序。記錄下此時定時器的值，等到下一相到來時再次進入對應的外部中斷，將此時定時器的值減去先前記錄的值就可以得到相位差，也就是 120°所對應的時間。
為了識別相序，程序中每一個相位對應的外部中斷程序的*后面都加上了相位標志。當其中一相進入對應的中斷后程序開始檢測相位標志，這樣就可以知道該相位的前面一相是哪一相從而就知道了相序，接下來就可以正式開始控制輸出電流了。根據(jù)剛才測量的相位差所對應的時間便可以給其中一個定時器對應匹配寄存器賦初值。由于電流是從 0 開始以 1 A/s 的速度變化的，所以導通角設置的初值應為 150°也就是四分之五的相位差時間。等到定時器計數(shù)到與匹配寄存器相同的值時進入定時器中斷，在定時器中斷里面陰極保護控制系統(tǒng)將根據(jù)哪個匹配寄存器產(chǎn)生的中斷來導通對應相位的光耦晶體管，而另外一個定時器則根據(jù)外部接收的 AD 轉換數(shù)據(jù)周期性地改變導通角的大小，從而控制導通角來改變輸出電流的大小。
