一種基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法
2023-05-26 13:56:01 1
專利名稱：一種基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法
技術領域：
本發明屬於玻璃基板熔窯應用領域，涉及一種基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法。
背景技術：
在玻璃行業生產中，窯爐是最為重要的關鍵設備。以前的玻璃窯爐均採用火焰窯爐，但當玻璃在熔融狀態下的導電性能被發現之後，就出現了電熔窯代替火焰窯的趨勢。電熔窯爐的主要使用優點是熔化效率高、結構簡單、自動化程度高和勞動環境好等。其主要原理是利用高溫下熔融玻璃的導電性，施加電能使窯內玻璃熔液本體發熱，達到工藝要求·的熔窯溫度。一般採用氧化錫電極作為窯爐電能的接入電極，並通過調節功率控制窯爐溫度。採用這種方式熱能利用效率比較高，能量基本消耗在熔制玻璃和池壁的散熱，煙氣帶走的熱量相對比較小。對於溶制難度大、溫度要求高、玻璃質量光學性能要求嚴的場所極為適用。目前對於液晶玻璃基板用玻璃的熔制國內外幾乎都更多的採用電熔窯爐加熱和燃氣加熱的混合加熱方式。為了達到電熔窯爐精確控制的目的，在控制上多採用可控矽控制器作為核心的控制器件，以調整電功率的方式調整熔爐溫度。但現有的控制方式在實際的控制電路中，由於考慮三相電源的平衡，實際應用時一般將相鄰電極之間的相位角之差控制為120°或60°的固定角度。由於相鄰電極相位角存在差值和每組電極的幅值不同，都會造成相鄰電極之間的電壓差很大，熔融狀態玻璃的導電性會導致相鄰電極之間產生較大的電流，從而造成池壁加熱能量大，電極之間的池壁磚損耗也會非常嚴重。如將電極之間的相位角調整到0°，會造成上端UPS供電系統嚴重三相不平衡帶來系統的不穩定，也會由於電極間的電流大幅減少造成熔爐內部的溫度分布不均勻，影響玻璃的熔化質量。因此現有技術的電熔窯爐的控制方式，既不能有效保證熔爐工藝調整的要求，又不能減少池壁磚的損耗，而且還減少了熔爐壽命。
發明內容
本發明解決的問題在於提供一種基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，既保證了工藝要求，也減少了池壁磚的損耗，增加了熔爐壽命。本發明是通過以下技術方案來實現一種基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，包括I)鎖相控制器將帶有相位差的方波信號發送給與它相連的多個絕緣柵雙極型電晶體IGBT控制器；2)所述IGBT控制器接收到所述帶有相位差的方波信號後，各IGBT控制器產生與所述方波信號相位差相同的正弦波電壓；3)所述IGBT控制器向與它相連的隔離變壓器輸入所述正弦波電壓；4)所述隔離變壓器根據接收到的所述正弦波電壓，對相鄰的電極之間加載的正弦波電壓幅值進行調整，並將調整後的正弦波電壓加載到電熔窯爐的氧化錫電極上。所述鎖相控制器與所述IGBT控制器通過光纜相連接。所述鎖相控制器通過光纜將帶有相位差的方波信號發送給與它相連的各個所述IGBT控制器內部的控制板中。所述IGBT控制器的個數為三個、四個或五個。
與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果一種基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，通過使用IGBT作為功率控制模塊的新型電源，這種電源具有諧波分量小、波形品質好、功率因數高、控制精度高等顯著特點；並用一個鎖相控制器來控制相鄰IGBT電源的相位，當IGBT電源的相位變化後帶來相鄰電極之間的電壓差發生變化，從而影響電力線在熔窯內部的分布，進而改善了電熔窯爐內部的玻璃溶液的均勻性，保證了工藝要求，減少池壁之間的電能消耗，提高電熔窯爐的使用壽命O進一步地，可調相位角電源IGBT在TFT-1XD玻璃基板熔窯應用領域的使用，適應了玻璃熔窯生產的不同階段不斷調整池壁電流分布的要求，通過合理的分配相鄰電極的相位角來調整窯爐內部的加熱分布，對於提高玻璃溶液質量，增加玻璃窯爐壽命，降低能源消耗都有良好的效果。本發明具有調節精度高、調整方法簡便、便於維修的諸多實用特點，填補電熔窯爐系統的精確化控制領域技術的空白；在液晶基板玻璃、光學玻璃以及常用玻璃窯爐應用領域具有極為實用的經濟價值。
圖1為本發明提供的基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法的電路連接示意圖；圖2為鎖相控制器產生的移相後的觸發波形；圖3為隔離變壓器在接收到鎖相控制器產生的移相後的觸發波形後，輸出加載在電極上的波形。其中，I為鎖相控制器；2為絕緣柵雙極型功率管控制器；3為隔離變壓器；4為氧化錫電極；5為電熔窯爐。
具體實施例方式下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。參見圖1，一種基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，包括以下步驟I)鎖相控制器將帶有相位差的方波信號發送給與它相連的多個絕緣柵雙極型電晶體IGBT控制器。其中，所述鎖相控制器與所述IGBT控制器通過光纜相連接且所述IGBT控制器的個數為三到五個。需要說明的是，連接到鎖相控制器上的所述IGBT控制器的個數可根據實際需要安裝，本發明對此不做限制。具體的，所述鎖相控制器通過光纜將帶有相位差的方波信號發送給與它相連的各個所述IGBT控制器內部的控制板中。2)所述IGBT控制器接收到所述帶有相位差的方波信號後，產生與所述方波信號相位差相同的正弦波電壓。3)所述IGBT控制器向與它相連的隔離變壓器輸入所述正弦波電壓。具體的，所述IGBT控制器接入到隔離變壓器中，作為變壓器的輸入端。4)所述隔離變壓器根據接收到的所述正弦波電壓加載到氧化錫電極上，各組變壓器之間相位變化會帶來相鄰的電極之間電壓差的變化，這樣會帶來同側相鄰電極之間電流值得變化，其電流幅值與電壓成正比。
其中，所述IGBT控制器電源的功率為300KW。在應用中整個熔窯需要3—5組氧化錫電極，每組電極有一個功率為300KW的IGBT電源為其提供電能。需要說明的是，功率值大小要根據窯爐結構詳細設計，並不是固定數值300KW。如圖1、圖2本發明中的各器件的功能簡介①-------鎖相控制器它是一個可調相位角及頻率的方波發生器可通過USB接
口與電腦連接，實現相位角的調整。②-------1GBT控制器是以大功率IGBT為控制模塊的高精度可調功率電源，有
本地和遠程兩地控制功能，能實現數位化高解析度功率控制。③-------隔離變壓器該變壓器可實現適應於不同電阻率的玻璃溶液對應工作
電壓和工作電流的要求。④-------氧化錫電極它是完成對熔爐導入電流的介質器件，一般由氧化錫構
成，可在較高溫度下實現長期工作的要求。⑤----------電熔窯爐熔化存放高溫玻璃溶液的窯爐，以電能為主要的能源供
5口 O⑥----------方波發生器產生的移相後的觸發波形。⑦----------隔離變壓器輸出端加載到電極上的波形，可以看出與方波發生器
的移相角度一致。Rl——R3電阻玻璃窯爐內部虛擬模擬的同一組電極之間的玻璃溶液電阻。R12N.R23N電阻玻璃窯爐內部虛擬模擬的北側同側相鄰電極之間的玻璃溶液電阻。R12S、R23S電阻玻璃窯爐內部虛擬模擬的南側同側相鄰電極之間的玻璃溶液電阻。進一步地，將鎖相控制器的輸出端分別連接到IGBT控制器上，將IGBT控制電源上的輸出端連接到隔離變壓器的輸入端，隔離變壓器的輸出端分別連接到氧化錫電極上，來組成應用鎖相控制技術的電熔窯爐系統。具體的，本發明是以鎖相控制器為信號發生源，通過光纜將帶有相位差的方波信號傳遞到各個IGBT控制器內部的控制板中，IBGT電源輸出端就會產生與鎖相控制器輸出信號相位相同的正弦波形，相鄰氧化錫電極的電壓差就會因為相位差存在而變化，相鄰氧化錫電極之間的電流值就會發生改變，最終影響到池壁溫度和池壁磚的壽命。在不同的工藝時期，窯爐對溫度分布的均衡性要求不一致，調整相位角可改變窯爐內部玻璃溶液電力線的分布，有效保證玻璃窯爐溶液各個區域溫度的可控，保證玻璃溶液溫度的均化，達到降低熔解不良發生率的工藝目的，最終實現高質量玻璃熔化的工藝過程。本發明提供的可調相位角IGBT控制器電源在TFT-LCD玻璃基板熔窯應用領域使用時效果良好。適應了玻璃熔窯生產的不同階段不斷調整池壁電流分布的要求，通過合理的分配相位角來調整窯爐內部的加熱分布，對於提高玻璃溶液質量，增加玻璃窯爐壽命，降低能源消耗都有良好的效果。本發明提供的發明所採用的系統具有調節精度高、體積輕巧、調整方法簡便、應用廣泛、便於維修的諸多實用特點，填補電熔窯爐系統的精確化控制領域技術的空白。在液晶基板玻璃、光學玻璃以及常用玻璃窯爐應用領域具有極為實用的經濟價值。·
權利要求
1.一種基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，其特徵在於，包括 1)鎖相控制器將帶有相位差的方波信號發送給與它相連的多個絕緣柵雙極型電晶體IGBT控制器； 2)所述各IGBT控制器接收到所述帶有相位差的方波信號後，各IGBT控制器產生與所述方波信號相位差相同的正弦波電壓； 3)所述IGBT控制器向與它相連的隔離變壓器輸入所述正弦波電壓； 4)所述隔離變壓器根據接收到所述正弦波電壓，對相鄰電極之間加載的正弦波電壓幅值進行調整，並將調整後的正弦波電壓加載到電熔窯爐的電極上。
2.根據權利要求1所述的基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，其特徵在於，所述鎖相控制器與所述IGBT控制器通過光纜相連接。
3.根據權利要求1或2所述的基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，其特徵在於，所述鎖相控制器通過光纜將帶有相位差的方波信號發送給與它相連的各個所述IGBT控制器內部的控制板中。
4.根據權利要求1所述的基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，其特徵在於，所述IGBT控制器的個數為三個、四個或五個。
全文摘要
本發明公開了一種基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，包括1)鎖相控制器將帶有相位差的方波信號發送給與它相連的多個絕緣柵雙極型電晶體IGBT控制器；2)所述各IGBT控制器接收到所述帶有相位差的方波信號後，各IGBT控制器產生與所述方波信號相位差相同的正弦波電壓；3)所述IGBT控制器向與它相連的隔離變壓器輸入所述正弦波電壓；4)所述隔離變壓器根據接收到的所述正弦波電壓，對相鄰的電極之間加載的正弦波電壓幅值進行調整，並將調整後的正弦波電壓加載到電熔窯爐的氧化錫電極上。本發明提供的基於鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，既保證了工藝要求，也減少了池壁磚的損耗，增加了熔爐壽命。
文檔編號H02M5/10GK103011553SQ20121053947
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者程英, 張濤 申請人:陝西彩虹電子玻璃有限公司