摘要：介紹了TCA787集成芯片在江蘇索普集團（股份）公司大功率可控矽整流控製係統中的應用情況。
關(guan) 鍵詞：整流裝置；諧波；集成芯片；大功率；可控矽整流器；控製係統
　　在以電解為(wei) 主的鋁加工及氯堿生產(chan) 中，大功率矽整流設備中的晶閘管觸發器及控製器經過近2O多年的改進，逐步向集成化、數字化方向發展，越來越趨向於(yu) 調試簡單、安裝方便和更換的便捷。下麵是江蘇索普集團（股份）公司（簡稱江蘇索普公司）使用的晶閘管控製觸發線路的升級改進。
1 原晶閘管控製觸發線路簡介
　　1988年，江蘇索普公司開始使用矽整流技術時采用的控製部分比較簡單（見圖1），由於(yu) 控製電路均為(wei) 分立元件方式，所用的電子元件多，整個(ge) 控製線路分布在6塊板上，分擔不同功能，相互間是通過插件卡簧相連，控製係統有6個(ge) 環節，分別為(wei) ：觸發器（CF）、功率放大器（NF）、相控角越限（XY）、電流調節器（LT）、±15V穩壓板、+48V穩壓板。其工作原理如下：此套控製係統在穩流精度及觸發脈衝(chong) 上均滿足生產(chan) 要求，穩流精度在50％～90％範圍內(nei) ，在負載上±10％波動時，穩流精度為(wei) ±1％。觸發部分形成脈衝(chong) 的特點：範圍≥170、脈衝(chong) 前沿幅值≥8V、脈衝(chong) 後沿幅值≥4V、脈衝(chong) 寬度14。、前沿陡度≤7S。在近1O年的使用中，比較好地適應了江蘇索普公司生產(chan) 發展的需要。

　　3個(ge) 主要環節形成的電路圖如下。①觸發器電路：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態（延時整形）一邏輯組合一複合放大。這是脈衝(chong) 的形成所在，直接影響整個(ge) 生產(chan) 係統。②電流調節穩流電路：給定信號輸入一濾波一比較疊加一PID調節一推挽輸出一正負限幅。③相控角越限信號電路（對操作產(chan) 生影響，有利於(yu) 提高整流效率）：電壓比較一邏輯組合一單穩態電路一輸出繼電器。各環節的輸入／出信號均為(wei) 模擬量，各個(ge) 環節獨立成單個(ge) 印刷板，可完成不同的功能；各環節模擬量的產(chan) 生受所用元器件數量多的影響，而且焊點質量差導致的故障也會(hui) 影響整個(ge) 係統的脈衝(chong) 輸出和電流的穩定。
　　各環節的相互連接是通過控製板腳與(yu) 卡簧來實現，而隨著使用時間的延長，卡簧表麵會(hui) 被氧化，簧也會(hui) 鬆動，形成接觸上的問題，使各環節之間信號連接出錯，從(cong) 而影響脈衝(chong) 的形成。從(cong) 該套控製係統運行10年的情況來看，出現元器件故障與(yu) 由於(yu) 卡簧故障而產(chan) 生接觸出錯的概率相當，而卡簧接觸問題在維修中不受關(guan) 注。這種控製的獨立性較強，任一單元出錯可獨立更換，而不會(hui) 影響其他部分。在運行中，從(cong) 信號檢測點引出關(guan) 鍵點信號，便於(yu) 檢測判斷。
2 晶閘管控製觸發線路的改造過程
　　1998年，江蘇索普公司整流係統改造時，生產(chan) 廠家對此作了改進，減少了控製環節，每台機組隻有兩(liang) 塊控製板，一塊集中了電源、觸發、PID調節、過流保護，另一塊主要是信號，有載開關(guan) 的升、降檔控製，省略了相控角越限，而增加了對有載開關(guan) 的自動控製和主電源缺相的監測，控製的自動化程度提高。特別是觸發部分，由於(yu) 采用了單芯片6脈衝(chong) 集成電路塊TCA787，大大簡化了觸發電路。整個(ge) 觸發部分隻有“信號輸入一移相一TCA787一場效應管輸出”4個(ge) 環節，電路結構簡單，由於(yu) 場效應管的使用，省略了脈衝(chong) 功放回路，簡化了控製環節，而其他環節則變動不大。該係統控製也基本滿足生產(chan) 的需要：穩流精度≤±0．5％。觸發器形成脈衝(chong) 的特點：範圍0～170。，脈衝(chong) 幅值1OV，寬度12。，脈衝(chong) 前沿陡度≤1s。TCA787芯片管腳示意圖見圖2。

　　該控製係統的特點在於(yu) 其集成化程度高、組件少、線路相對簡單。①在電流調節方麵，設置了兩(liang) 組：一組通過內(nei) 外給定的切換來控製電位的改變；另一組通過一路給定與(yu) 反饋的比較來實現控製電位的改變；②由於(yu) 各環節基本集中在一塊板上，通過卡件連接的少，此控製板上舍棄了原係統的卡簧連接方式，而改為(wei) 端子接線方式，這就大大減少了接觸方麵的故障；③在給定電位的輸入上，采用了電子開頭電路（見圖3）。兩(liang) 種線路比較看，原係統簡單，新係統較複雜，且控製受集成塊電源的影響，不很可靠，電流在實現切換過程中無擾動性能方麵不如原係統。④廠家在係統電源部分的設計也有所創新，但電路的設計不夠精確，元件的選擇有偏差，在實際運行中，會(hui) 因電源部分的個(ge) 別元件損壞而影響電源的正常工作，特別是當外線電壓出現波動時，影響電源部分的輸出，甚至損壞電源。內(nei) 外給定電位受IC4的影響，三端運放控製、三端允許端電位的變化決(jue) 定內(nei) 外給定的作用。而原係統則采用了二極管控製（見圖4）。

　　由於(yu) 廠家選用4個(ge) 470F、50V的電解電容，而該電容對電路電壓波動的抑製有偏差，耐壓性能欠缺。當網路出現一定的波動（1000V或瞬時波動）就會(hui) 使電容損壞，從(cong) 而影響±15V電源的輸出，特別會(hui) 影響一15v電源的輸出（建議一15V電源在整個(ge) 電路中隻供給“’電路，以免造成其他的影響）。解決(jue) 方法有兩(liang) 方麵：①在運行中，用其他l5V而該電容對電路電壓波動的抑製有偏差，耐壓性能電源單獨供電，可保證電流的穩定控製；②在停車欠缺。當網路出現一定的波動（1000V或瞬時波時，用耐壓高的電容替代，增加電源的抗幹擾能力。動）就會(hui) 使電容損壞，從(cong) 而影響±15V電源的輸出，近4年的使用證明，該套控製線路在實際應用特別會(hui) 影響一15v電源的輸出（建議一15V電源中比較實用，出錯率較少、便於(yu) 監控，在大功率整流在整個(ge) 電路中隻供給“’電路，以免造成其他的影係統中可以大規模推廣。