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TCE-III控制器用于硅碳棒电炉

    针对以碳化硅(SiC)为发热元件,具有大容量、纯滞后、热惯性时变的硅碳棒电护特性,设计出一种外环为温度模糊控制器,内环为根据SiC棒表面负荷曲线进行调节的功率调节器的温度控制系统。在硅碳棒炉的应用中,这种串级控制系统热效率高,既有较好的控温特性,还有利于SiC棒的使用寿命的提高,其控制效果优于一般模糊控制。以碳化硅(SiC)棒作为发热元件的硅碳电炉,具有大惯性、大滞后、热惯性随时间变化,要求其表面负荷随温度增加而降低等特点,在控温过程中,为便于解决硅碳棒炉存在的非线性、参数时变及数学模型的不确定性,通常采用模糊控制。在硅碳棒电炉中,除炉膛容量、结构形式、隔热保温材料的性能是影响电炉性能的重要因素以外,碳化硅材料的性能也是决定硅钥炉性能的重要因素。硅碳棒主要化学成分为SiC,在空气、氦气和氢气中,最高工作温度为154090,电阻温度系数(1/})在小于800℃以前为负性,大于800℃之后为正性,硅碳棒炉的等效电阻随温度变化;硅碳棒表面负荷推荐值与温度的函数关系如图1所示:图1硅碳棒表面负荷推荐值与温度的关系曲线1一正常湿度的空气2氢、分解氨及其它含氢的气体硅碳棒炉在加热过程中.以800℃作为电阻温度系数.由负性向正性变化的分界点,在800℃之前,具有负性电阻温度特性,称为第一工作区,第一工作区允许表面负荷为14W/cmz;80090之后,具有正性电阻温度特性,称为第二工作区,在第二工作区内,当温度小于1150℃之前,其表面负荷为14W/cmz,大于115090(或110090)之后,其表面负荷随温度的增加而线性减少,例如在1500℃时,表面负荷降到4W/cmz,由硅碳棒炉的温度一电阻特性和表面负荷一温度关系曲线可见,采用温度模糊控制只能解决温度控制指标,不能使硅碳棒表面负荷在不同的温度下达到合理分配,延长硅碳棒的使用寿命,提高热效率。针对硅碳炉的特点,我们在研制TCE-III温度控制系统中,将模糊控制规则与功率调节结合起来,组成串级控制系统。运行结果表明,TCE-III控制器用于硅碳棒电炉能获得良好的静、动态特性,延长了SiC棒的使用寿命。www.beritawan.com

 

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