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(hù)需要保護(hù)的部分?？刂瓢逋ㄟ^測量標(biāo)當(dāng)其中一相的電壓高于另外兩相電壓并且在導(dǎo)通信號的作用下它所對應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通而其他兩相的晶閘管則關(guān)斷。由此可知陰極保護(hù)控制系統(tǒng)在對三相波進(jìn)行電流控制時導(dǎo)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(dāng)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(hù)控制器便開始控制電流的釋放來保護(hù)船體。開始釋放電流時，運(yùn)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(dāng)導(dǎo)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(yù)設(shè)值作比較，然后對導(dǎo)通角進(jìn)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(jìn)行相位檢測，在硬件設(shè)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(dāng)其中一個相位到來時進(jìn)入它所對應(yīng)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(jìn)入對應(yīng)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(yīng)的時間。
為了識別相序，程序中每一個相位對應(yīng)的外部中斷程序的*后面都加上了相位標(biāo)志。當(dāng)其中一相進(jìn)入對應(yīng)的中斷后程序開始檢測相位標(biāo)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(yīng)的時間便可以給其中一個定時器對應(yīng)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(dǎo)通角設(shè)置的初值應(yīng)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(jìn)入定時器中斷，在定時器中斷里面陰極保護(hù)控制系統(tǒng)將根據(jù)哪個匹配寄存器產(chǎn)生的中斷來導(dǎo)通對應(yīng)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(zhuǎn)換數(shù)據(jù)周期性地改變導(dǎo)通角的大小，從而控制導(dǎo)通角來改變輸出電流的大小。
