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,，越來越趨向于調(diào)試簡單,、安裝方便和更換的便捷。下面是江蘇索普集團(tuán)（股份）公司（簡稱江蘇索普公司）使用的晶閘管控制觸發(fā)線路的升級改進(jìn),。
1 原晶閘管控制觸發(fā)線路簡介
　　1988年,，江蘇索普公司開始使用硅整流技術(shù)時(shí)采用的控制部分比較簡單（見圖1），由于控制電路均為分立元件方式,，所用的電子元件多,，整個控制線路分布在6塊板上，分擔(dān)不同功能,，相互間是通過插件卡簧相連,，控制系統(tǒng)有6個環(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，直接影響整個生產(chǎn)系統(tǒng),。②電流調(diào)節(jié)穩(wěn)流電路：給定信號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相控角越限信號電路（對操作產(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／出信號均為模擬量,，各個環(huán)節(jié)獨(dú)立成單個印刷板，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)致的故障也會影響整個系統(tǒng)的脈沖輸出和電流的穩(wěn)定,。
　　各環(huán)節(jié)的相互連接是通過控制板腳與卡簧來實(shí)現(xiàn)，而隨著使用時(shí)間的延長,，卡簧表面會被氧化,，簧也會松動，形成接觸上的問題,，使各環(huán)節(jié)之間信號連接出錯,，從而影響脈沖的形成。從該套控制系統(tǒng)運(yùn)行10年的情況來看,，出現(xiàn)元器件故障與由于卡簧故障而產(chǎn)生接觸出錯的概率相當(dāng),，而卡簧接觸問題在維修中不受關(guān)注。這種控制的獨(dú)立性較強(qiáng),，任一單元出錯可獨(dú)立更換,，而不會影響其他部分。在運(yùn)行中,，從信號檢測點(diǎn)引出關(guān)鍵點(diǎn)信號,，便于檢測判斷。
2 晶閘管控制觸發(fā)線路的改造過程
　　1998年,，江蘇索普公司整流系統(tǒng)改造時(shí),，生產(chǎn)廠家對此作了改進(jìn)，減少了控制環(huán)節(jié),，每臺機(jī)組只有兩塊控制板,，一塊集中了電源、觸發(fā),、PID調(diào)節(jié),、過流保護(hù),，另一塊主要是信號,，有載開關(guān)的升、降檔控制,，省略了相控角越限,，而增加了對有載開關(guān)的自動控制和主電源缺相的監(jiān)測，控制的自動化程度提高,。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，大大簡化了觸發(fā)電路,。整個觸發(fā)部分只有“信號輸入一移相一TCA787一場效應(yīng)管輸出”4個環(huán)節(jié),，電路結(jié)構(gòu)簡單，由于場效應(yīng)管的使用,，省略了脈沖功放回路,，簡化了控制環(huán)節(jié),，而其他環(huán)節(jié)則變動不大。該系統(tǒng)控制也基本滿足生產(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,、線路相對簡單,。①在電流調(diào)節(jié)方面，設(shè)置了兩組：一組通過內(nèi)外給定的切換來控制電位的改變,；另一組通過一路給定與反饋的比較來實(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,，采用了電子開頭電路（見圖3）。兩種線路比較看,，原系統(tǒng)簡單,，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)切換過程中無擾動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,，會因電源部分的個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（見圖4）,。

　　由于廠家選用4個470F、50V的電解電容,，而該電容對電路電壓波動的抑制有偏差,，耐壓性能欠缺。當(dāng)網(wǎng)路出現(xiàn)一定的波動（1000V或瞬時(shí)波動）就會使電容損壞,，從而影響±15V電源的輸出,，特別會影響一15v電源的輸出（建議一15V電源在整個電路中只供給“’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而該電容對電路電壓波動的抑制有偏差，耐壓性能電源單獨(dú)供電,，可保證電流的穩(wěn)定控制,；②在停車欠缺。當(dāng)網(wǎng)路出現(xiàn)一定的波動（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）就會使電容損壞,，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)用特別會影響一15v電源的輸出（建議一15V電源中比較實(shí)用,，出錯率較少,、便于監(jiān)控，在大功率整流在整個電路中只供給“’電路,，以免造成其他的影系統(tǒng)中可以大規(guī)模推廣,。