摘要：介紹了TCA787集成芯片在江蘇索普集團(tuán)（股份）公司大功率可控硅整流控制系統(tǒng)中的應(yīng)用情況,。
關(guān)鍵詞：整流裝置,；諧波；集成芯片,；大功率,；可控硅整流器；控制系統(tǒng)
在以電解為主的鋁加工及氯堿生產(chǎn)中,，大功率硅整流設(shè)備中的晶閘管觸發(fā)器及控制器經(jīng)過(guò)近2O多年的改進(jìn),，逐步向集成化、數(shù)字化方向發(fā)展,，越來(lái)越趨向于調(diào)試簡(jiǎn)單,、安裝方便和更換的便捷。下面是江蘇索普集團(tuán)（股份）公司（簡(jiǎn)稱(chēng)江蘇索普公司）使用的晶閘管控制觸發(fā)線路的升級(jí)改進(jìn),。
1 原晶閘管控制觸發(fā)線路簡(jiǎn)介
1988年,，江蘇索普公司開(kāi)始使用硅整流技術(shù)時(shí)采用的控制部分比較簡(jiǎn)單（見(jiàn)圖1），由于控制電路均為分立元件方式,，所用的電子元件多,，整個(gè)控制線路分布在6塊板上，分擔(dān)不同功能,，相互間是通過(guò)插件卡簧相連,，控制系統(tǒng)有6個(gè)環(huán)節(jié)，分別為：觸發(fā)器（CF）,、功率放大器（NF）,、相控角越限（XY）、電流調(diào)節(jié)器（LT）,、±15V穩(wěn)壓板,、+48V穩(wěn)壓板,。其工作原理如下：此套控制系統(tǒng)在穩(wěn)流精度及觸發(fā)脈沖上均滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，穩(wěn)流精度在50％～90％范圍內(nèi),，在負(fù)載上±10％波動(dòng)時(shí),，穩(wěn)流精度為±1％。觸發(fā)部分形成脈沖的特點(diǎn)：范圍≥170,、脈沖前沿幅值≥8V,、脈沖后沿幅值≥4V、脈沖寬度14,。,、前沿陡度≤7S。在近1O年的使用中,，比較好地適應(yīng)了江蘇索普公司生產(chǎn)發(fā)展的需要,。
3個(gè)主要環(huán)節(jié)形成的電路圖如下。①觸發(fā)器電路：分相交流信號(hào)輸入一移相一方波形成一鋸齒波形成一比較器單穩(wěn)態(tài)（延時(shí)整形）一邏輯組合一復(fù)合放大,。這是脈沖的形成所在,，直接影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)。②電流調(diào)節(jié)穩(wěn)流電路：給定信號(hào)輸入一濾波一比較疊加一PID調(diào)節(jié)一推挽輸出一正負(fù)限幅,。③相控角越限信號(hào)電路（對(duì)操作產(chǎn)生影響,，有利于提高整流效率）：電壓比較一邏輯組合一單穩(wěn)態(tài)電路一輸出繼電器。各環(huán)節(jié)的輸入／出信號(hào)均為模擬量,，各個(gè)環(huán)節(jié)獨(dú)立成單個(gè)印刷板,，可完成不同的功能；各環(huán)節(jié)模擬量的產(chǎn)生受所用元器件數(shù)量多的影響,，而且焊點(diǎn)質(zhì)量差導(dǎo)致的故障也會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的脈沖輸出和電流的穩(wěn)定,。
各環(huán)節(jié)的相互連接是通過(guò)控制板腳與卡簧來(lái)實(shí)現(xiàn)，而隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng),，卡簧表面會(huì)被氧化，簧也會(huì)松動(dòng),，形成接觸上的問(wèn)題,，使各環(huán)節(jié)之間信號(hào)連接出錯(cuò)，從而影響脈沖的形成,。從該套控制系統(tǒng)運(yùn)行10年的情況來(lái)看,，出現(xiàn)元器件故障與由于卡簧故障而產(chǎn)生接觸出錯(cuò)的概率相當(dāng)，而卡簧接觸問(wèn)題在維修中不受關(guān)注,。這種控制的獨(dú)立性較強(qiáng),，任一單元出錯(cuò)可獨(dú)立更換，而不會(huì)影響其他部分,。在運(yùn)行中,，從信號(hào)檢測(cè)點(diǎn)引出關(guān)鍵點(diǎn)信號(hào),，便于檢測(cè)判斷。
2 晶閘管控制觸發(fā)線路的改造過(guò)程
1998年,，江蘇索普公司整流系統(tǒng)改造時(shí),，生產(chǎn)廠家對(duì)此作了改進(jìn)，減少了控制環(huán)節(jié),，每臺(tái)機(jī)組只有兩塊控制板,，一塊集中了電源、觸發(fā),、PID調(diào)節(jié),、過(guò)流保護(hù)，另一塊主要是信號(hào),，有載開(kāi)關(guān)的升,、降檔控制，省略了相控角越限,，而增加了對(duì)有載開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制和主電源缺相的監(jiān)測(cè),，控制的自動(dòng)化程度提高。特別是觸發(fā)部分,，由于采用了單芯片6脈沖集成電路塊TCA787,，大大簡(jiǎn)化了觸發(fā)電路。整個(gè)觸發(fā)部分只有“信號(hào)輸入一移相一TCA787一場(chǎng)效應(yīng)管輸出”4個(gè)環(huán)節(jié),，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，由于場(chǎng)效應(yīng)管的使用，省略了脈沖功放回路,，簡(jiǎn)化了控制環(huán)節(jié),，而其他環(huán)節(jié)則變動(dòng)不大。該系統(tǒng)控制也基本滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要：穩(wěn)流精度≤±0．5％,。觸發(fā)器形成脈沖的特點(diǎn)：范圍0～170,。，脈沖幅值1OV,，寬度12,。，脈沖前沿陡度≤1s,。TCA787芯片管腳示意圖見(jiàn)圖2,。
該控制系統(tǒng)的特點(diǎn)在于其集成化程度高、組件少,、線路相對(duì)簡(jiǎn)單,。①在電流調(diào)節(jié)方面，設(shè)置了兩組：一組通過(guò)內(nèi)外給定的切換來(lái)控制電位的改變,；另一組通過(guò)一路給定與反饋的比較來(lái)實(shí)現(xiàn)控制電位的改變,；②由于各環(huán)節(jié)基本集中在一塊板上,，通過(guò)卡件連接的少，此控制板上舍棄了原系統(tǒng)的卡簧連接方式,，而改為端子接線方式,，這就大大減少了接觸方面的故障；③在給定電位的輸入上,，采用了電子開(kāi)頭電路（見(jiàn)圖3）,。兩種線路比較看，原系統(tǒng)簡(jiǎn)單,，新系統(tǒng)較復(fù)雜,，且控制受集成塊電源的影響，不很可靠,，電流在實(shí)現(xiàn)切換過(guò)程中無(wú)擾動(dòng)性能方面不如原系統(tǒng),。④廠家在系統(tǒng)電源部分的設(shè)計(jì)也有所創(chuàng)新，但電路的設(shè)計(jì)不夠精確,，元件的選擇有偏差,，在實(shí)際運(yùn)行中，會(huì)因電源部分的個(gè)別元件損壞而影響電源的正常工作,，特別是當(dāng)外線電壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí),，影響電源部分的輸出，甚至損壞電源,。內(nèi)外給定電位受IC4的影響,，三端運(yùn)放控制、三端允許端電位的變化決定內(nèi)外給定的作用,。而原系統(tǒng)則采用了二極管控制（見(jiàn)圖4）,。
由于廠家選用4個(gè)470F、50V的電解電容,，而該電容對(duì)電路電壓波動(dòng)的抑制有偏差,，耐壓性能欠缺。當(dāng)網(wǎng)路出現(xiàn)一定的波動(dòng)（1000V或瞬時(shí)波動(dòng)）就會(huì)使電容損壞,，從而影響±15V電源的輸出,，特別會(huì)影響一15v電源的輸出（建議一15V電源在整個(gè)電路中只供給“’電路，以免造成其他的影響）,。解決方法有兩方面：①在運(yùn)行中，用其他l5V而該電容對(duì)電路電壓波動(dòng)的抑制有偏差,，耐壓性能電源單獨(dú)供電,，可保證電流的穩(wěn)定控制；②在停車(chē)欠缺,。當(dāng)網(wǎng)路出現(xiàn)一定的波動(dòng)（1000V或瞬時(shí)波時(shí),，用耐壓高的電容替代,，增加電源的抗干擾能力。動(dòng)）就會(huì)使電容損壞,，從而影響±15V電源的輸出,，近4年的使用證明，該套控制線路在實(shí)際應(yīng)用特別會(huì)影響一15v電源的輸出（建議一15V電源中比較實(shí)用,，出錯(cuò)率較少,、便于監(jiān)控，在大功率整流在整個(gè)電路中只供給“’電路,，以免造成其他的影系統(tǒng)中可以大規(guī)模推廣,。