CN103011553A

CN103011553A - 一种基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法

Info

Publication number: CN103011553A
Application number: CN2012105394710A
Authority: CN
Inventors: 程英; 张涛
Original assignee: Shaanxi Caihong Electronic Glass Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Caihong Electronic Glass Co Ltd
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明公开了一种基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法，包括：1）锁相控制器将带有相位差的方波信号发送给与它相连的多个绝缘栅双极型晶体管IGBT控制器；2）所述各IGBT控制器接收到所述带有相位差的方波信号后，各IGBT控制器产生与所述方波信号相位差相同的正弦波电压；3）所述IGBT控制器向与它相连的隔离变压器输入所述正弦波电压；4）所述隔离变压器根据接收到的所述正弦波电压，对相邻的电极之间加载的正弦波电压幅值进行调整，并将调整后的正弦波电压加载到电熔窑炉的氧化锡电极上。本发明提供的基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法，既保证了工艺要求，也减少了池壁砖的损耗，增加了熔炉寿命。

Description

一种基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法

技术领域

本发明属于玻璃基板熔窑应用领域，涉及一种基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法。

背景技术

在玻璃行业生产中，窑炉是最为重要的关键设备。以前的玻璃窑炉均采用火焰窑炉，但当玻璃在熔融状态下的导电性能被发现之后，就出现了电熔窑代替火焰窑的趋势。电熔窑炉的主要使用优点是：熔化效率高、结构简单、自动化程度高和劳动环境好等。其主要原理是利用高温下熔融玻璃的导电性，施加电能使窑内玻璃熔液本体发热，达到工艺要求的熔窑温度。一般采用氧化锡电极作为窑炉电能的接入电极，并通过调节功率控制窑炉温度。采用这种方式热能利用效率比较高，能量基本消耗在熔制玻璃和池壁的散热，烟气带走的热量相对比较小。对于溶制难度大、温度要求高、玻璃质量光学性能要求严的场所极为适用。目前对于液晶玻璃基板用玻璃的熔制国内外几乎都更多的采用电熔窑炉加热和燃气加热的混合加热方式。

为了达到电熔窑炉精确控制的目的，在控制上多采用可控硅控制器作为核心的控制器件，以调整电功率的方式调整熔炉温度。但现有的控制方式在实际的控制电路中，由于考虑三相电源的平衡，实际应用时一般将相邻电极之间的相位角之差控制为120°或60°的固定角度。由于相邻电极相位角存在差值和每组电极的幅值不同，都会造成相邻电极之间的电压差很大，熔融状态玻璃的导电性会导致相邻电极之间产生较大的电流，从而造成池壁加热能量大，电极之间的池壁砖损耗也会非常严重。如将电极之间的相位角调整到0°，会造成上端UPS供电系统严重三相不平衡带来系统的不稳定，也会由于电极间的电流大幅减少造成熔炉内部的温度分布不均匀，影响玻璃的熔化质量。因此现有技术的电熔窑炉的控制方式，既不能有效保证熔炉工艺调整的要求，又不能减少池壁砖的损耗，而且还减少了熔炉寿命。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法，既保证了工艺要求，也减少了池壁砖的损耗，增加了熔炉寿命。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法，包括：

1）锁相控制器将带有相位差的方波信号发送给与它相连的多个绝缘栅双极型晶体管IGBT控制器；

2）所述IGBT控制器接收到所述带有相位差的方波信号后，各IGBT控制器产生与所述方波信号相位差相同的正弦波电压；

3）所述IGBT控制器向与它相连的隔离变压器输入所述正弦波电压；

4）所述隔离变压器根据接收到的所述正弦波电压，对相邻的电极之间加载的正弦波电压幅值进行调整，并将调整后的正弦波电压加载到电熔窑炉的氧化锡电极上。

所述锁相控制器与所述IGBT控制器通过光缆相连接。

所述锁相控制器通过光缆将带有相位差的方波信号发送给与它相连的各个所述IGBT控制器内部的控制板中。

所述IGBT控制器的个数为三个、四个或五个。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

一种基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法，通过使用IGBT作为功率控制模块的新型电源，这种电源具有谐波分量小、波形品质好、功率因数高、控制精度高等显著特点；并用一个锁相控制器来控制相邻IGBT电源的相位，当IGBT电源的相位变化后带来相邻电极之间的电压差发生变化，从而影响电力线在熔窑内部的分布，进而改善了电熔窑炉内部的玻璃溶液的均匀性，保证了工艺要求，减少池壁之间的电能消耗，提高电熔窑炉的使用寿命。

进一步地，可调相位角电源IGBT在TFT-LCD玻璃基板熔窑应用领域的使用，适应了玻璃熔窑生产的不同阶段不断调整池壁电流分布的要求，通过合理的分配相邻电极的相位角来调整窑炉内部的加热分布，对于提高玻璃溶液质量，增加玻璃窑炉寿命，降低能源消耗都有良好的效果。

本发明具有调节精度高、调整方法简便、便于维修的诸多实用特点，填补电熔窑炉系统的精确化控制领域技术的空白；在液晶基板玻璃、光学玻璃以及常用玻璃窑炉应用领域具有极为实用的经济价值。

附图说明

图1为本发明提供的基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法的电路连接示意图；

图2为锁相控制器产生的移相后的触发波形；

图3为隔离变压器在接收到锁相控制器产生的移相后的触发波形后，输出加载在电极上的波形。

其中，1为锁相控制器；2为绝缘栅双极型功率管控制器；3为隔离变压器；4为氧化锡电极；5为电熔窑炉。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1，一种基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法，包括以下步骤：

1）锁相控制器将带有相位差的方波信号发送给与它相连的多个绝缘栅双极型晶体管IGBT控制器。

其中，所述锁相控制器与所述IGBT控制器通过光缆相连接且所述IGBT控制器的个数为三到五个。

需要说明的是，连接到锁相控制器上的所述IGBT控制器的个数可根据实际需要安装，本发明对此不做限制。

具体的，所述锁相控制器通过光缆将带有相位差的方波信号发送给与它相连的各个所述IGBT控制器内部的控制板中。

2）所述IGBT控制器接收到所述带有相位差的方波信号后，产生与所述方波信号相位差相同的正弦波电压。

3）所述IGBT控制器向与它相连的隔离变压器输入所述正弦波电压。

具体的，所述IGBT控制器接入到隔离变压器中，作为变压器的输入端。

4）所述隔离变压器根据接收到的所述正弦波电压加载到氧化锡电极上，各组变压器之间相位变化会带来相邻的电极之间电压差的变化，这样会带来同侧相邻电极之间电流值得变化，其电流幅值与电压成正比。

其中，所述IGBT控制器电源的功率为300KW。在应用中整个熔窑需要3--5组氧化锡电极，每组电极有一个功率为300KW的IGBT电源为其提供电能。需要说明的是，功率值大小要根据窑炉结构详细设计，并不是固定数值300KW。

如图1、图2本发明中的各器件的功能简介：

①-------锁相控制器：它是一个可调相位角及频率的方波发生器可通过USB接口与电脑连接，实现相位角的调整。

②-------IGBT控制器：是以大功率IGBT为控制模块的高精度可调功率电源，有本地和远程两地控制功能，能实现数字化高分辨率功率控制。

③-------隔离变压器：该变压器可实现适应于不同电阻率的玻璃溶液对应工作电压和工作电流的要求。

④-------氧化锡电极：它是完成对熔炉导入电流的介质器件，一般由氧化锡构成，可在较高温度下实现长期工作的要求。

⑤----------电熔窑炉：熔化存放高温玻璃溶液的窑炉，以电能为主要的能源供给。

⑥----------方波发生器产生的移相后的触发波形。

⑦----------隔离变压器输出端加载到电极上的波形，可以看出与方波发生器的移相角度一致。

R1----R3电阻:玻璃窑炉内部虚拟模拟的同一组电极之间的玻璃溶液电阻。

R12N、R23N电阻:玻璃窑炉内部虚拟模拟的北侧同侧相邻电极之间的玻璃溶液电阻。

R12S、R23S电阻:玻璃窑炉内部虚拟模拟的南侧同侧相邻电极之间的玻璃溶液电阻。

进一步地，将锁相控制器的输出端分别连接到IGBT控制器上，将IGBT控制电源上的输出端连接到隔离变压器的输入端，隔离变压器的输出端分别连接到氧化锡电极上，来组成应用锁相控制技术的电熔窑炉系统。

具体的，本发明是以锁相控制器为信号发生源，通过光缆将带有相位差的方波信号传递到各个IGBT控制器内部的控制板中，IBGT电源输出端就会产生与锁相控制器输出信号相位相同的正弦波形，相邻氧化锡电极的电压差就会因为相位差存在而变化，相邻氧化锡电极之间的电流值就会发生改变，最终影响到池壁温度和池壁砖的寿命。在不同的工艺时期，窑炉对温度分布的均衡性要求不一致，调整相位角可改变窑炉内部玻璃溶液电力线的分布，有效保证玻璃窑炉溶液各个区域温度的可控，保证玻璃溶液温度的均化，达到降低熔解不良发生率的工艺目的，最终实现高质量玻璃熔化的工艺过程。

本发明提供的可调相位角IGBT控制器电源在TFT-LCD玻璃基板熔窑应用领域使用时效果良好。适应了玻璃熔窑生产的不同阶段不断调整池壁电流分布的要求，通过合理的分配相位角来调整窑炉内部的加热分布，对于提高玻璃溶液质量，增加玻璃窑炉寿命，降低能源消耗都有良好的效果。

本发明提供的发明所采用的系统具有调节精度高、体积轻巧、调整方法简便、应用广泛、便于维修的诸多实用特点，填补电熔窑炉系统的精确化控制领域技术的空白。在液晶基板玻璃、光学玻璃以及常用玻璃窑炉应用领域具有极为实用的经济价值。

Claims

1.一种基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法，其特征在于，包括：

2）所述各IGBT控制器接收到所述带有相位差的方波信号后，各IGBT控制器产生与所述方波信号相位差相同的正弦波电压；

4）所述隔离变压器根据接收到所述正弦波电压，对相邻电极之间加载的正弦波电压幅值进行调整，并将调整后的正弦波电压加载到电熔窑炉的电极上。

2.根据权利要求1所述的基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法，其特征在于，所述锁相控制器与所述IGBT控制器通过光缆相连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法，其特征在于，所述锁相控制器通过光缆将带有相位差的方波信号发送给与它相连的各个所述IGBT控制器内部的控制板中。

4.根据权利要求1所述的基于锁相控制器的电熔窑炉控制方法，其特征在于，所述IGBT控制器的个数为三个、四个或五个。