专利名称：应用于太阳能电池片烧结工艺的红外线光谱控制方法
技术领域：
本发明为应用于太阳能电池片烧结工艺的红外线光谱控制方法，在控制方法上实现恒温、恒功率，在太阳能电池片烧结工艺过程中实现稳定吸收红外线辐射能，提高太阳能电池片烧结的一致性。属于电气控制技术领域。
背景技术：
目前国内烧结炉基本上采用热电偶做温度反馈，反馈给温控器进行PID调节后输出控制电力调节器进而控制红外线灯管的辐射能变化，保持温区温度的稳定。由此种控制方案的特性和现场监测数据得出由于温区温度受电池片的有无，网带的速度，气流的大小，电网电压变化等影响。为了保持温区温度的稳定，灯管的输出辐射能必然快速变化且理论上是在0-100%变化。由于电池片在烧结过程中主要以吸收辐射能为主且烧结时间短(小于2秒)，辐射能的大范围变化必然带来电池片吸收辐射能的变化， 从而造成烧结一致性差等问题。综上所述，研发一种新的红外线光谱控制方法使太阳能电池片在烧结过程中保持吸收能量的稳定是提高烧结质量的迫切需要。
发明内容
为了适应太阳能电池片烧结工艺要求，提供了一种红外线光谱控制方法，用模拟量模块采集电力调节器的主电压值和热电偶的温度信号并实时传送到PLC，PLC(可编程逻辑控制器)进行各种运算后控制电力调节器，电力调节器控制红外线灯管以达到光谱的稳定输出。本发明提供了一种红外线光谱控制方法，含有以下步骤步骤1 ；比较当前温度和设置温度的偏差；步骤2 ；判断偏差大于或小于1度；若大于1度转向步骤5 ；若小于1度转向步骤 3 ；步骤3 ；计算当前PID控制的平均功率输出；步骤4 ；恒光谱控制以计算的平均功率值为中心，微调输出功率减少偏差；转向步骤6 ；步骤5 ；进行基本PID控制步骤；转向步骤6 ；步骤6 ；恒功率控制根据当前电压修正输出功率值；检测当前红外线灯管的供电电源电压；步骤7 ；电力调节器控制红外线灯管的输出。优选方案之一的步骤6的恒功率控制含有以下步骤电压检测，经PLC(可编程逻辑控制器)运算后，消除了灯管输出的辐射能受电网电压变化的影响，有恒功率控制步骤如下；因为P= UI，I = U/R，所以P = U 的平方 /R，
P =红外线灯管辐射能功率，U =红外线灯管两端电压，I =红外线灯管电流，R = 红外线灯管的电阻；因为灯管(R)基本不变，所以红外线灯管辐射能功率(P)正比于红外线灯管两端电压(U)的平方，也就是说电网电压的变化对灯管辐射能影响很大；恒功率控制就是直接用PLC(可编程逻辑控制器)模拟量模块检测电网电压(十毫秒级)，和额定电压做比较，如果当前电压与额定电压不相等，则PLC(可编程逻辑控制器)直接按上述功率关系修正输出辐射能功率，缩短了响应时间，减小了辐射能的变化；优选方案之一的步骤4的恒光谱控制含有以下步骤；在温度基本稳定后，即温度在目标温度上下波动；以目标温度为比较点检测当前温度，以当前温度高于目标温度开始，以PLC —次温度控制周期取一次辐射能输出值，进行辐射能输出的累加，同时累加控制周期次数，经过当前温度在低于目标温度后又等于目标温度时为一个计算周期，此时用累加的辐射能输出值/控制周期次数=辐射能输出平均值，断开PID控制，用此值作为输出，检测当前温度，当前温度高于目标温度时，输出减1，当前温度低高于目标温度时，输出加1，同时进行下一次计算。优选方案之一的基本PID控制含有以下步骤；为了缩短设备的准备时间，在初始升温阶段或工作中改变目标温度或发生电池片的有无，网带速度大小，温区中气流的大小等因素变化情况下，PLC自动切换到基本PID 控制，尽快使目标温度和设置值接近，在温度目标值附近波动时，PLC自动计算当前参数下温区所需要的辐射功率，并断开基本PID控制，转入以计算出的辐射功率为中心，根据温度当前值不断修正辐射功率，达到在保证温区温度稳定的同时，辐射功率只在小范围内变化的目的，重复上述过程，同时检测当前温度，当前温度变化大时，切换回PID控制，当前温度稳定时在切换为恒光谱控制步骤；这样就实现了温度稳定的同时，输出变化量小的目的。本发明的技术效果一种红外线光谱控制方法，此方法自动化程度高、操作简便、稳定后灯管辐射能的输出基本在5%以内变化、温区温度在士 1度变化。
图1为本发明的程序流程图。
具体实施例方式工作原理参考太阳能电池片的烧结原理和现场工作环境及工艺要求，发现影响温区稳定的因素主要有以下几点。1，电池片的有无。2，网带速度大小。3，温区中气流的大小。4，电力调节器主电压(电网电压)的变化。对上述因素，其中1，2，3跟工艺参数设置有关，对一种产品的工艺参数设置后这几点基本不变，只有电网电压的变化为不可控因素，为此引入了电压检测，经PLC运算后， 消除了灯管输出的辐射能受电网电压变化的影响，简称《恒功率控制》。
《恒功率控制》详诉因为P= UII = U/R所以p= p = U2/R，P =红外线灯管辐射能功率，U =红外线灯管两端电压，I =红外线灯管电流，R = 红外线灯管的电阻；因为灯管(R)基本不变，所以红外线灯管辐射能功率(P)正比于红外线灯管两端电压(U)的平方，也就是说电网电压的变化对灯管辐射能影响很大。在以往的控制中，此变化需要等灯管辐射能变化后，再等温区吸收辐射能变化后引起温度的变化，在等温度传感器检测出温度变化后再进行修正，这些变化都需要时间，而温度传感器的响应时间相对较长(尤其是在温差小的时候，(秒级))，这些都导致了辐射能的变化。恒功率控制就是直接用PLC模拟量模块检测电网电压(毫秒级)，和额定电压做比较，如果当前电压与额定电压不相等，则PLC直接按上述功率关系修正输出辐射能功率，缩短了响应时间，减小了辐射能的变化。为了缩短设备的准备时间，在初始升温阶段或工作中改变目标温度或发生上述因素等情况下，PLC自动切换到基本PID控制，尽快使目标温度和设置值接近，在温度目标值附近波动时，PLC自动计算当前参数下温区所需要的辐射功率，并断开基本PID控制，转入以计算出的辐射功率为中心，根据温度当前值不断修正辐射功率，达到在保证温区温度稳定的同时，辐射功率只在小范围内变化的目的，简称此控制为《恒光谱控制》。《恒光谱控制》详诉在温度基本稳定后，即温度在目标温度上下波动。以目标温度为比较点检测当前温度，以当前温度高于目标温度开始，以PLC —次温度控制周期取一次辐射能输出值，进行辐射能输出的累加，同时累加控制周期次数，经过当前温度在低于目标温度后又等于目标温度时为一个计算周期，此时用累加的辐射能输出值/控制周期次数=辐射能输出平均值，断开PID控制，用此值作为输出，检测当前温度，当前温度高于目标温度时，输出减1，当前温度低高于目标温度时，输出加1，同时进行下一次计算。重复上述过程，同时检测当前温度，当前温度变化大时，切换回PID控制，当前温度稳定时在切换为《恒光谱控制》。这样就实现了温度稳定的同时，输出变化量小的目的。硬件构成用模拟量模块采集电力调节器的主电压值和热电偶的温度信号并实时传送到PLC，PLC进行各种运算后控制电力调节器，电力调节器控制红外线灯管以达到光谱的稳定输出。软件处理编制PID，恒光谱，恒功率等PLC自动控制程序，利用PLC灵活的控制能力，根据设备的当前运行状态自动切换PID和恒光谱控制，实现灯管稳定的辐射能输出。
权利要求
1.应用于太阳能电池片烧结工艺的红外线光谱控制方法，其特征是含有以下步骤用模拟量模块采集电力调节器的主电压值和热电偶的温度信号并实时传送到PLC可编程逻辑控制器，PLC可编程逻辑控制器进行各种运算后控制电力调节器，电力调节器控制红外线灯管以达到光谱的稳定输出。
2.根据权利要求1所述的一种应用于太阳能电池片烧结工艺的红外线光谱控制方法， 其特征是含有以下步骤步骤1 ；比较当前温度和设置温度的偏差；步骤2 ；判断偏差大于或小于1度；若大于1度转向步骤5 ；若小于1度转向步骤3 ；步骤3 ；计算当前PID控制的平均功率输出；步骤4 ；恒光谱控制以计算的平均功率值为中心，微调输出功率减少偏差；转向步骤6 ；步骤5 ；进行基本PID控制；转向步骤6 ；步骤6 ；恒功率控制根据当前电压修正输出功率值；检测当前红外线灯管的供电电源电压；步骤7 ；电力调节器控制红外线灯管的输出。
3.根据权利要求1或2所述的一种应用于太阳能电池片烧结工艺的红外线光谱控制方法，其特征是恒功率控制含有以下步骤电压检测，经PLC可编程逻辑控制器运算后，消除了灯管输出的辐射能受电网电压变化的影响，有恒功率控制步骤如下；因为P = UI，I = U/R，所以P = U2/R，P =红外线灯管辐射能功率，U =红外线灯管两端电压，I =红外线灯管电流，R =红外线灯管的电阻；因为红外线灯管的电阻基本不变，所以红外线灯管辐射能功率正比于红外线灯管两端电压的平方，也就是说电网电压的变化对灯管辐射能影响很大；恒功率控制就是直接用PLC可编程逻辑控制器模拟量模块检测电网电压(十毫秒级)， 和额定电压做比较，如果当前电压与额定电压不相等，则PLC可编程逻辑控制器直接按上述功率关系修正输出辐射能功率，缩短了响应时间，减小了辐射能的变化。
4.根据权利要求1或2所述的一种应用于太阳能电池片烧结工艺的红外线光谱控制方法，其特征是恒光谱控制含有以下步骤；在温度基本稳定后，即温度在目标温度上下波动；以目标温度为比较点检测当前温度， 以当前温度高于目标温度开始，以PLC —次温度控制周期取一次辐射能输出值，进行辐射能输出的累加，同时累加控制周期次数，经过当前温度在低于目标温度后又等于目标温度时为一个计算周期，此时用累加的辐射能输出值/控制周期次数=辐射能输出平均值，断开PID控制，用此值作为输出，检测当前温度，当前温度高于目标温度时，输出减1，当前温度低高于目标温度时，输出加1，同时进行下一次计算。
5.根据权利要求1或2所述的一种应用于太阳能电池片烧结工艺的红外线光谱控制方法，其特征是基本PID控制含有以下步骤；为了缩短设备的准备时间，在初始升温阶段或工作中改变目标温度或发生电池片的有无，网带速度大小，温区中气流的大小因素变化情况下，PLC自动切换到基本PID控制，尽快使目标温度和设置值接近，在温度目标值附近波动时，PLC自动计算当前参数下温区所需要的辐射功率，并断开基本PID控制，转入以计算出的辐射功率为中心，根据温度当前值不断修正辐射功率，达到在保证温区温度稳定的同时，辐射功率只在小范围内变化的目的，重复上述过程，同时检测当前温度，当前温度变化大时，切换回PID控制，当前温度稳定时在切换为恒光谱控制步骤；这样就实现了温度稳定的同时，输出变化量小的目的。
全文摘要
本发明提供了应用于太阳能电池片烧结工艺的红外线光谱控制方法，用模拟量模块采集电力调节器的主电压值和热电偶的温度信号并实时传送到PLC，PLC(可编程逻辑控制器)进行各种运算后控制电力调节器，电力调节器控制红外线灯管以达到光谱的稳定输出。此方法自动化程度高、操作简便、稳定后灯管辐射能的输出基本在5％以内变化、温区温度在±1度变化。
文档编号H01L31/18GK102368509SQ201110269449
公开日2012年3月7日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者刘文革, 孙良欣 申请人:中联科伟达(兴安)精密科技有限公司