專利名稱：一種基于鎖相控制器的電熔窯爐控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于玻璃基板熔窯應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種基于鎖相控制器的電熔窯爐控制方法。
背景技術(shù)：
在玻璃行業(yè)生產(chǎn)中，窯爐是最為重要的關(guān)鍵設(shè)備。以前的玻璃窯爐均采用火焰窯爐，但當(dāng)玻璃在熔融狀態(tài)下的導(dǎo)電性能被發(fā)現(xiàn)之后，就出現(xiàn)了電熔窯代替火焰窯的趨勢。電熔窯爐的主要使用優(yōu)點(diǎn)是熔化效率高、結(jié)構(gòu)簡單、自動化程度高和勞動環(huán)境好等。其主要原理是利用高溫下熔融玻璃的導(dǎo)電性，施加電能使窯內(nèi)玻璃熔液本體發(fā)熱，達(dá)到工藝要求·的熔窯溫度。一般采用氧化錫電極作為窯爐電能的接入電極，并通過調(diào)節(jié)功率控制窯爐溫度。采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。對于溶制難度大、溫度要求高、玻璃質(zhì)量光學(xué)性能要求嚴(yán)的場所極為適用。目前對于液晶玻璃基板用玻璃的熔制國內(nèi)外幾乎都更多的采用電熔窯爐加熱和燃?xì)饧訜岬幕旌霞訜岱绞?。為了達(dá)到電熔窯爐精確控制的目的，在控制上多采用可控硅控制器作為核心的控制器件，以調(diào)整電功率的方式調(diào)整熔爐溫度。但現(xiàn)有的控制方式在實(shí)際的控制電路中，由于考慮三相電源的平衡，實(shí)際應(yīng)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。由于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(tài)玻璃的導(dǎo)電性會導(dǎo)致相鄰電極之間產(chǎn)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(yán)重。如將電極之間的相位角調(diào)整到0°，會造成上端UPS供電系統(tǒng)嚴(yán)重三相不平衡帶來系統(tǒng)的不穩(wěn)定，也會由于電極間的電流大幅減少造成熔爐內(nèi)部的溫度分布不均勻，影響玻璃的熔化質(zhì)量。因此現(xiàn)有技術(shù)的電熔窯爐的控制方式，既不能有效保證熔爐工藝調(diào)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題在于提供一種基于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(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種基于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(fā)送給與它相連的多個絕緣柵雙極型晶體管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后，各IGBT控制器產(chǎn)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(jù)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(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后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(fā)送給與它相連的各個所述IGBT控制器內(nèi)部的控制板中。所述IGBT控制器的個數(shù)為三個、四個或五個。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果一種基于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(zhì)好、功率因數(shù)高、控制精度高等顯著特點(diǎn)；并用一個鎖相控制器來控制相鄰IGBT電源的相位，當(dāng)IGBT電源的相位變化后帶來相鄰電極之間的電壓差發(fā)生變化，從而影響電力線在熔窯內(nèi)部的分布，進(jìn)而改善了電熔窯爐內(nèi)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(jìn)一步地，可調(diào)相位角電源IGBT在TFT-1XD玻璃基板熔窯應(yīng)用領(lǐng)域的使用，適應(yīng)了玻璃熔窯生產(chǎn)的不同階段不斷調(diào)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(diào)整窯爐內(nèi)部的加熱分布，對于提高玻璃溶液質(zhì)量，增加玻璃窯爐壽命，降低能源消耗都有良好的效果。本發(fā)明具有調(diào)節(jié)精度高、調(diào)整方法簡便、便于維修的諸多實(shí)用特點(diǎn)，填補(bǔ)電熔窯爐系統(tǒng)的精確化控制領(lǐng)域技術(shù)的空白；在液晶基板玻璃、光學(xué)玻璃以及常用玻璃窯爐應(yīng)用領(lǐng)域具有極為實(shí)用的經(jīng)濟(jì)價值。


圖1為本發(fā)明提供的基于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(chǎn)生的移相后的觸發(fā)波形；圖3為隔離變壓器在接收到鎖相控制器產(chǎn)生的移相后的觸發(fā)波形后，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(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。參見圖1，一種基于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(fā)送給與它相連的多個絕緣柵雙極型晶體管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(shù)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(shù)可根據(jù)實(shí)際需要安裝，本發(fā)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(fā)送給與它相連的各個所述IGBT控制器內(nèi)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后，產(chǎn)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(jù)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(cè)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(yīng)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(jù)窯爐結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計，并不是固定數(shù)值300KW。如圖1、圖2本發(fā)明中的各器件的功能簡介①-------鎖相控制器它是一個可調(diào)相位角及頻率的方波發(fā)生器可通過USB接
口與電腦連接，實(shí)現(xiàn)相位角的調(diào)整。②-------1GBT控制器是以大功率IGBT為控制模塊的高精度可調(diào)功率電源，有
本地和遠(yuǎn)程兩地控制功能，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化高分辨率功率控制。③-------隔離變壓器該變壓器可實(shí)現(xiàn)適應(yīng)于不同電阻率的玻璃溶液對應(yīng)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(dǎo)入電流的介質(zhì)器件，一般由氧化錫構(gòu)
成，可在較高溫度下實(shí)現(xiàn)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(fā)生器產(chǎn)生的移相后的觸發(fā)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(fā)生器
的移相角度一致。Rl——R3電阻玻璃窯爐內(nèi)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(nèi)部虛擬模擬的北側(cè)同側(cè)相鄰電極之間的玻璃溶液電阻。R12S、R23S電阻玻璃窯爐內(nèi)部虛擬模擬的南側(cè)同側(cè)相鄰電極之間的玻璃溶液電阻。進(jìn)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(yīng)用鎖相控制技術(shù)的電熔窯爐系統(tǒng)。具體的，本發(fā)明是以鎖相控制器為信號發(fā)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(nèi)部的控制板中，IBGT電源輸出端就會產(chǎn)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(fā)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(diào)整相位角可改變窯爐內(nèi)部玻璃溶液電力線的分布，有效保證玻璃窯爐溶液各個區(qū)域溫度的可控，保證玻璃溶液溫度的均化，達(dá)到降低熔解不良發(fā)生率的工藝目的，最終實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量玻璃熔化的工藝過程。本發(fā)明提供的可調(diào)相位角IGBT控制器電源在TFT-LCD玻璃基板熔窯應(yīng)用領(lǐng)域使用時效果良好。適應(yīng)了玻璃熔窯生產(chǎn)的不同階段不斷調(diào)整池壁電流分布的要求，通過合理的分配相位角來調(diào)整窯爐內(nèi)部的加熱分布，對于提高玻璃溶液質(zhì)量，增加玻璃窯爐壽命，降低能源消耗都有良好的效果。本發(fā)明提供的發(fā)明所采用的系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)精度高、體積輕巧、調(diào)整方法簡便、應(yīng)用廣泛、便于維修的諸多實(shí)用特點(diǎn)，填補(bǔ)電熔窯爐系統(tǒng)的精確化控制領(lǐng)域技術(shù)的空白。在液晶基板玻璃、光學(xué)玻璃以及常用玻璃窯爐應(yīng)用領(lǐng)域具有極為實(shí)用的經(jīng)濟(jì)價值?！?br> 權(quán)利要求
1.一種基于鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，其特征在于，包括 1)鎖相控制器將帶有相位差的方波信號發(fā)送給與它相連的多個絕緣柵雙極型晶體管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后，各IGBT控制器產(chǎn)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(jù)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(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的正弦波電壓加載到電熔窯爐的電極上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，其特征在于，所述鎖相控制器與所述IGBT控制器通過光纜相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，其特征在于，所述鎖相控制器通過光纜將帶有相位差的方波信號發(fā)送給與它相連的各個所述IGBT控制器內(nèi)部的控制板中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鎖相控制器的電熔窯爐控制方法，其特征在于，所述IGBT控制器的個數(shù)為三個、四個或五個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于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(fā)送給與它相連的多個絕緣柵雙極型晶體管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后，各IGBT控制器產(chǎn)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(jù)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(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的正弦波電壓加載到電熔窯爐的氧化錫電極上。本發(fā)明提供的基于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(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者程英, 張濤 申請人:陜西彩虹電子玻璃有限公司