TCA787集成芯片在大功率可控硅整流控制系统中的应用

1、TCA787集成芯片在大功率可控硅整流控制系统中的应用2009-9-29 19:46:00 来源：中国自动化网摘要：介绍了TCA787集成芯片在江苏索普集团（股份）公司大功率可控硅整流控制系统中的应用情况。关键词：整流装置；谐波；集成芯片；大功率；可控硅整流器；控制系统在以电解为主的铝加工及氯碱生产中，大功率硅整流设备中的晶闸管触发器及控制器经过近2O多年的改进，逐步向集成化、数字化方向发展，越来越趋向于调试简单、安装方便和更换的便捷。下面是江苏索普集团（股份）公司（简称江苏索普公司）使用的晶闸管控制触发线路的升级改进。1 原晶闸管控制触发线路简介1988年，江苏索普公司开始使用硅整流技术时采

2、用的控制部分比较简单（见图1），由于控制电路均为分立元件方式，所用的电子元件多，整个控制线路分布在6块板上，分担不同功能，相互间是通过插件卡簧相连，控制系统有6个环节，分别为：触发器（CF）、功率放大器（NF）、相控角越限（XY）、电流调节器（LT）、15V稳压板、+48V稳压板。其工作原理如下：此套控制系统在稳流精度及触发脉冲上均满足生产要求，稳流精度在5090范围内，在负载上10波动时，稳流精度为1。触发部分形成脉冲的特点：范围170、脉冲前沿幅值8V、脉冲后沿幅值4V、脉冲宽度14。、前沿陡度 7S。在近1O年的使用中，比较好地适应了江苏索普公司生产发展的需要。3个主要环节形成的电路图如

3、下。触发器电路：分相交流信号输入一移相一方波形成一锯齿波形成一比较器单稳态（延时整形）一逻辑组合一复合放大。这是脉冲的形成所在，直接影响整个生产系统。电流调节稳流电路：给定信号输入一滤波一比较叠加一PID调节一推挽输出一正负限幅。相控角越限信号电路（对操作产生影响，有利于提高整流效率）：电压比较一逻辑组合一单稳态电路一输出继电器。各环节的输入出信号均为模拟量，各个环节独立成单个印刷板，可完成不同的功能；各环节模拟量的产生受所用元器件数量多的影响，而且焊点质量差导致的故障也会影响整个系统的脉冲输出和电流的稳定。各环节的相互连接是通过控制板脚与卡簧来实现，而随着使用时间的延长，卡簧表面会被氧化，簧

4、也会松动，形成接触上的问题，使各环节之间信号连接出错，从而影响脉冲的形成。从该套控制系统运行10年的情况来看，出现元器件故障与由于卡簧故障而产生接触出错的概率相当，而卡簧接触问题在维修中不受关注。这种控制的独立性较强，任一单元出错可独立更换，而不会影响其他部分。在运行中，从信号检测点引出关键点信号，便于检测判断。2 晶闸管控制触发线路的改造过程1998年，江苏索普公司整流系统改造时，生产厂家对此作了改进，减少了控制环节，每台机组只有两块控制板，一块集中了电源、触发、PID调节、过流保护，另一块主要是信号，有载开关的升、降档控制，省略了相控角越限，而增加了对有载开关的自动控制和主电源缺相的监测，

5、控制的自动化程度提高。特别是触发部分，由于采用了单芯片6脉冲集成电路块TCA787，大大简化了触发电路。整个触发部分只有“信号输入一移相一TCA787一场效应管输出”4个环节，电路结构简单，由于场效应管的使用，省略了脉冲功放回路，简化了控制环节，而其他环节则变动不大。该系统控制也基本满足生产的需要：稳流精度 05。触发器形成脉冲的特点：范围0170。，脉冲幅值1OV，宽度12。，脉冲前沿陡度1s。TCA787芯片管脚示意图见图2。该控制系统的特点在于其集成化程度高、组件少、线路相对简单。在电流调节方面，设置了两组：一组通过内外给定的切换来控制电位的改变；另一组通过一路给定与反馈的比较来实现控制

6、电位的改变；由于各环节基本集中在一块板上，通过卡件连接的少，此控制板上舍弃了原系统的卡簧连接方式，而改为端子接线方式，这就大大减少了接触方面的故障；在给定电位的输入上，采用了电子开头电路（见图3）。两种线路比较看，原系统简单，新系统较复杂，且控制受集成块电源的影响，不很可靠，电流在实现切换过程中无扰动性能方面不如原系统。厂家在系统电源部分的设计也有所创新，但电路的设计不够精确，元件的选择有偏差，在实际运行中，会因电源部分的个别元件损坏而影响电源的正常工作，特别是当外线电压出现波动时，影响电源部分的输出，甚至损坏电源。内外给定电位受IC4 的影响，三端运放控制、三端允许端电位的变化决定内外给定的作用。而原系统则采用了二极管控制（见图4）。由于厂家选用4个470F、50V的电解电容，而该电容对电路电压波动的抑制有偏差，耐压性能欠缺。当网路出现一定的波动（1000V或瞬时波动）就会使电容损坏，从而影响15V电源的输出，特别会影响一15v电源的输出（建议一15V电源在整个电路中只供给“电路，以免造成其他的影响）。解决方法有两方面：在运行中，用其他l5V而该电容对电路电压波动的抑制有偏差，耐压性能电源单独供电，可保证电流的稳定控制；在停车欠缺。当网路出现一定的波动（1000V或瞬时波时，用耐压高的电容替代，增加电源的抗干扰能力。动）就会使电容损坏，从而