一种节能型钟罩炉功率控制系统研究及实现

摘要

多层陶瓷电容（MLCC）生产过程中非常重要的一个环节是高温烧结，对于高品质的电容一般采用密闭性好和气氛组成可控的钟罩炉来完成。论文研究对象为广东省某电子元器件生产商的气氛式钟罩炉，该设备的温度控制系统采用传统的移相调功方式，这种调功方式含有丰富的高次谐波，对电网造成污染，功率因数低，电能利用率低。在电容制造的整个流程中，高温烧结环节的电能成本大约占整个生产成本的30％左右，如果可以降低这一环节的能耗，对于控制企业生产成本，有效提升市场竞争优势意义重大，同时，也是对国家当前阶段节能减排任务的响应。
　　论文所设计的功率控制系统，以多级电压拼波的新型调功方式为理论基础，采用两只功率开关管背靠连接的主电路拓扑结构，结合检测电路完成钟罩炉加热系统的温度控制。本文以该系统的硬件研发为侧重点，主要解决了以下几个问题：
　　1、选择低通态阻抗的功率开关，根据其电气特点，设计用于工频交流电控制的主电路结构。
　　2、结合拼波调功方式和主电路拓扑结构，给出了开关管的控制策略。
　　3、探讨了多只功率开关管并联使用的相关计算方法，完成主电路的设计。
　　4、提出了一种改进型的散热设计方案，有效降低半导体功率器件的温度。
　　5、介绍了常用电力电子器件保护电路和吸收电路的设计方法。
　　6、详细分析了驱动电路和检测电路的硬件设计方案及相关器件选型。
　　软件仿真和现场调试所记录的数据显示，论文所设计的功率控制系统谐波含量少，功率因数高，温度控制精度高，运行稳定可靠，较原系统节能超过15%。

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第一章 引言

1.1节能型钟罩炉功率控制系统研究的背景及意义

1.2高温窑炉温控技术研究现状

1.3硅钼棒钟罩炉系统概述

1.4本文主要工作和研究内容

第二章 钟罩炉功率控制系统主回路设计

2.1整体控制系统介绍

2.2功率开关器件

2.3拼波理论的引入

2.4开关管的控制策略

第三章 钟罩炉功率控制系统主回路实现

3.1并联连接技术

3.2散热设计

3.3配线要求

3.4驱动电路设计

第四章 控制电路设计及实现

4.1信号调理电路

4.2过零鉴相电路

4.3继电器-接触器控制电路

4.4 ADC外部参考电压电路

4.5信号发送电路设计

第五章 实验结果及数据分析

5.1信号电路调试

5.2主回路调试

5.3现场调试

第六章 结束语

致谢

参考文献

攻硕期间的研究成果