摘要：介紹了TCA787集成芯片在江蘇索普集團（股份）公司大功率可控硅整流控制系統中的應用情況。
關鍵詞：整流裝置；諧波；集成芯片；大功率；可控硅整流器；控制系統
在以電解為主的鋁加工及氯堿生產中，大功率硅整流設備中的晶閘管觸發器及控制器經過近2O多年的改進，逐步向集成化、數字化方向發展，越來越趨向于調試簡單、安裝方便和更換的便捷。下面是江蘇索普集團（股份）公司（簡稱江蘇索普公司）使用的晶閘管控制觸發線路的升級改進。
1 原晶閘管控制觸發線路簡介
1988年，江蘇索普公司開始使用硅整流技術時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，分擔不同功能，相互間是通過插件卡簧相連，控制系統有6個環節，分別為：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：此套控制系統在穩流精度及觸發脈沖上均滿足生產要求，穩流精度在50％～90％范圍內，在負載上±10％波動時，穩流精度為±1％。觸發部分形成脈沖的特點：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，比較好地適應了江蘇索普公司生產發展的需要。
3個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）一邏輯組合一復合放大。這是脈沖的形成所在，直接影響整個生產系統。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（對操作產生影響，有利于提高整流效率）：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／出信號均為模擬量，各個環節獨立成單個印刷板，可完成不同的功能；各環節模擬量的產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影響整個系統的脈沖輸出和電流的穩定。
各環節的相互連接是通過控制板腳與卡簧來實現，而隨著使用時間的延長，卡簧表面會被氧化，簧也會松動，形成接觸上的問題，使各環節之間信號連接出錯，從而影響脈沖的形成。從該套控制系統運行10年的情況來看，出現元器件故障與由于卡簧故障而產生接觸出錯的概率相當，而卡簧接觸問題在維修中不受關注。這種控制的獨立性較強，任一單元出錯可獨立更換，而不會影響其他部分。在運行中，從信號檢測點引出關鍵點信號，便于檢測判斷。
2 晶閘管控制觸發線路的改造過程
1998年，江蘇索普公司整流系統改造時，生產廠家對此作了改進，減少了控制環節，每臺機組只有兩塊控制板，一塊集中了電源、觸發、PID調節、過流保護，另一塊主要是信號，有載開關的升、降檔控制，省略了相控角越限，而增加了對有載開關的自動控制和主電源缺相的監測，控制的自動化程度提高。特別是觸發部分，由于采用了單芯片6脈沖集成電路塊TCA787，大大簡化了觸發電路。整個觸發部分只有“信號輸入一移相一TCA787一場效應管輸出”4個環節，電路結構簡單，由于場效應管的使用，省略了脈沖功放回路，簡化了控制環節，而其他環節則變動不大。該系統控制也基本滿足生產的需要：穩流精度≤±0．5％。觸發器形成脈沖的特點：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。
該控制系統的特點在于其集成化程度高、組件少、線路相對簡單。①在電流調節方面，設置了兩組：一組通過內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現控制電位的改變；②由于各環節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，原系統簡單，新系統較復雜，且控制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面不如原系統。④廠家在系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。內外給定電位受IC4的影響，三端運放控制、三端允許端電位的變化決定內外給定的作用。而原系統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。當網路出現一定的波動（1000V或瞬時波動）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，耐壓性能電源單獨供電，可保證電流的穩定控制；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，該套控制線路在實際應用特別會影響一15v電源的輸出（建議一15V電源中比較實用，出錯率較少、便于監控，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中可以大規模推廣。