CN101498945B - 一种多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路，其特征在于：变压器(T)的副边有多组抽头，每个抽头与晶闸管的一头串联，所有晶闸管的另一头并联后分别与第一开关(K1)、第二开关(K2)连接，第一开关(K1)和第二开关(K2)之间连接有第一组负载(RM)，第一开关(K1)经第三开关(K3)与第四开关(K4)连接，第四开关(K4)与第二开关(K2)之间连接有第二组负载(RN)。本发明采用变压器任意抽头，串并联自动切换由开关控制，在解决了功率因素及谐波等问题的基础上，还具有以下效果：1、电路更清晰明了，易于维护；2、易于控制，出现故障几率减小；3、节约功率器件(晶闸管)。

Description

一种多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路

技术领域

本发明涉及多晶硅还原电源，尤其是涉及一种多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路。

背景技术

多晶硅是信息和太阳能产业最基础的原材料。多晶硅还原炉是多晶硅生产过程中非常重要的技术设备，它完成从三氯氢硅到多晶硅的生产工艺环节。多晶还原在生产方式上有9对棒、12对棒、18对棒、24对棒和36对棒。

多晶硅还原电源的作用就是在整个生产过程中，提供合适的电压、电流，使硅棒表面温度保持在硅棒生长需要的值。

在多晶硅还原初期，硅棒(硅棒)直径较小，电阻值较大，要求提供较高的电压以满足硅棒生长的电流要求。随着硅棒的生长，其直径逐渐增大，电阻值逐渐减小，电压减小电流增大。

在还原生产过程中，由于硅棒电阻变化非常大，电压、电流变化范围特别宽，为降低使用电压等级、提高设备利用率，采用了硅棒串并联技术。在运行初期，电压要求高，硅棒并联接入，当硅棒生长到一定程度自动切换到串联运行模式。但目前硅棒生长采用的控制回路较为复杂。

另外，在还原生长的过程中，硅棒电阻发生非常大的变化，需求功率大，电压、电流变化范围宽。针对这些问题，目前采用了变压器多抽头、多级电压工作，晶闸管叠层控制技术和硅棒的串并联技术。

采用A、B两组触发控制系统来实现硅棒的串并联，以变压器4抽头，12对棒还原炉为例，其一相控制回路如图2所示，三相控制回路如图1所示。

1、并联

当切换到还原电源运行时，对于12对棒还原炉，如4对棒直接串联，要求有较高的电压才能保持硅棒继续维持工作，要求变压器有更多抽头及晶闸管有更高耐压，这样是不经济和不科学的，所以在运行初期采用并联的方式，满足硅棒生长的电压要求，此时，B组触发控制系统运行，V15、V16、V17、V18工作，RM与RN并联，如图3所示。

2、串联

当硅棒生长到一定程度，U4的电压能够满足4对棒串联工作时，自动切换到串联工作模式。此时，A组触发控制系统运行，V11、V12、V13、V14工作，RM、RN串联，如图4所示。

上述图3、图4所示的控制回路实现了串并联技术，解决了电压、电流变化范围宽的问题；使用叠层控制解决了谐波污染的问题，但是上述控制回路必须使用多组叠层控制，至少有两组控制系统，控制相对复杂；电路繁杂，维护不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制简单，使用器件少的一种多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路，变压器的副边有多组抽头，每个抽头与晶闸管的一头串联，所有晶闸管的另一头并联后分别与第一开关、第二开关连接，第一开关和第二开关之间连接有第一组负载，第一开关经第三开关与第四开关连接，第四开关与第二开关之间连接有第二组负载。

所述变压器副边抽头为4组或3组或2组。

所述第二开关与晶闸管以及第三开关与第四开关之间连接有第二变压器。

所述第一组负载和第二组负载均由单对硅棒或多对硅棒串联组成。

所述变压器副边多组抽头串接的晶闸管分别与1组触发控制系统连接，均由1组触发控制系统控制。

本发明控制回路采用变压器任意抽头，多级电压工作，硅棒串并联方式，硅棒串并联的自动切换由开关控制。

所述硅棒串并联的自动切换完全由第一、第二、第三、第四开关控制，当切换到还原电源运行时，第二、第三、第四开关闭合，第一组负载中的硅棒与第二组负载中的硅棒并联运行，自动平衡支路电流；当硅棒生长到一定程度，电压能够满足硅棒串联工作时，第一、第四开关闭合，此时，第一组和第二组中的硅棒自动切换到串联运行模式。

本发明的有益效果是：采用变压器任意抽头，串并联自动切换由开关控制，在解决了功率因素及谐波等问题的基础上，还具有以下效果：1、电路更清晰明了，易于维护；2、由于器件减少，控制系统为一组，因此易于控制，出现故障几率减小，控制简单；3、节约功率器件(晶闸管)，以前为8组，本发明只需要4组。

附图说明

图1是现有多晶硅还原电源电路图；

图2是构成现有多晶硅还原电源的一相控制回路电路图；

图3是构成现有多晶硅还原电源的一相控制回路电路图，其中第一组负载和第二组负载并联运行电路图；

图4是构成现有多晶硅还原电源的一相控制回路电路图，其中第一组负载和第二组负载串联运行电路图；

图5为本发明控制回路电路图，它是一相控制回路，多晶硅还原电源由三组完全相同的本发明控制回路构成，图1以变压器4抽头为例；

图6为本发明控制回路增加了第二变压器后的控制回路图，它仍以变压器4抽头为例；

图7为本发明控制回路增加了第二变压器后的控制回路图，它仍以变压器4抽头为例，其中第一组负载和第二组负载并联运行时的电路图；

图8为本发明控制回路增加了第二变压器后的控制回路图，它仍以变压器4抽头为例，其中第一组负载和第二组负载串联运行时的电路图；

图9是由三组完全相同的本发明控制回路构成多晶硅还原电源的电路图；

图10是本发明控制回路增加了第二变压器后的控制回路图，它是以变压器2抽头为例；

图11是本发明控制回路增加了第二变压器后的控制回路图，它是以变压器3抽头为例；

图12是本发明控制回路增加了第二变压器后的控制回路图，它是以变压器4抽头为例，硅棒负载RM、RN可以由单对硅棒或多对硅棒串联组成。

具体实施方式

本发明一种多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路采用变压器任意抽头，多级电压工作，硅棒串并联技术，但是硅棒串并联的自动切换完全由开关控制。

实施例1：

本实施例1以变压器4抽头为例，其一相控制回路如图5所示。

本实施例1一种多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路，变压器T的副边有4组抽头(U1、U2、U3、U4)，4个抽头分别串联有一只晶闸管，每只晶闸管的一头都串联在抽头上，所有晶闸管的另一头并联后分别与第一开关K1、第二开关K2的一端连接，第一开关K1和第二开关K2的另一端之间连接有第一组负载RM，第一开关K1的另一端还经第三开关K3与第四开关K4的一端连接，第四开关K4的另一端与第二开关K2的另一端之间连接有第二组负载RN。本实施例1中的四只晶闸管分别与1组触发控制系统连接，均由1组触发控制系统控制。

本实施例1中的变压器T副边抽头也可以为2组或3组。

如为2组抽头，就只有U1、U2；如为3组抽头，就只有U1、U2、U3。

本实施例1中的第一组负载RM和第二组负载RN可以由单对硅棒或多对硅棒串联组成。

如为6对硅棒，那么本发明中的第一组负载RM由单对硅棒R1组成，第二组负载RN由单对硅棒R2组成，R1、R2分别为硅棒，由于一相有2对硅棒，三相就有6对硅棒。

如为12对硅棒，那么本发明中的第一组负载RM由R1和R2组成，第二组负载RN由R3和R4组成，R1、R2、R3、R4分别为硅棒；由于一相有4对硅棒，三相就有12对硅棒。

如为18对硅棒，那么本发明中的第一组负载RM由R1、R2、R3组成，第二组负载RN由R4、R5、R6组成，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别为硅棒；由于一相有6对硅棒，三相就有18对硅棒。

如为18对硅棒，那么本发明中的第一组负载RM由R1、R2、R3组成，第二组负载RN由R4、R5、R6组成，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别为硅棒；由于一相有6对硅棒，三相就有18对硅棒。

如为24对硅棒，那么本发明中的第一组负载RM由R1、R2、R3、R4组成，第二组负载RN由R5、R6、R7、R8组成，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别为硅棒；由于一相有8对硅棒，三相就有24对硅棒。

本实施例1中的多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路主要由一组触发控制系统KTY1S-HY、变压器T，四个晶闸管V4、V3、V2、V1，四个开关K1、K2、K3、K4构成，其中变压器4抽头U4、U3、U2、U1分别与晶闸管V4、V3、V2、V1的一端连接，晶闸管V4、V3、V2、V1的另一端并联后分别与开关K1、K2连接，开关K1经开关K3与开关K4连接，在开关K2与K1之间连接串联连接有第一组负载RM，在开关K2与K4之间串联连接有第二组负载RN。晶闸管V4、V3、V2、V1分别与触发控制系统KTY1S-HY连接。

当切换到还原电源运行时，开关K2，K3，K4闭合，RM与RN并联运行，自动平衡支路电流，如图5所示。

当硅棒生长到一定程度，U4的电压能够满足第一组负载和第二组负载串联工作时，开关(K1，K4)闭合，此时，RM、RN自动切换到串联运行模式。

实施例2

本实施例2以以变压器4抽头为例，其一相控制回路如图6所示。本实施例2是在实施例1的基础上增加了变压器T2，增加变压器T2会使电源系统的工作效果更好。

本实施例2一种多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路，变压器T的副边有4组抽头(U1、U2、U3、U4)，4个抽头分别串联有一只晶闸管，每只晶闸管的一头都串联在抽头上，所有晶闸管的另一头并联后分别与第一开关K1、第二开关K2的一端连接，第一开关K1和第二开关K2的另一端之间连接有第一组负载RM，第一开关K1的另一端还经第三开关K3与第四开关K4的一端连接，第四开关K4的另一端与第二开关K2的另一端之间连接有第二组负载RN，在第二开关K2与晶闸管V2以及第三开关K3与第四开关K4之间连接有第二变压器T2。本实施例2中的四只晶闸管分别与1组触发控制系统连接，均由1组触发控制系统控制。

本实施例2中的变压器T副边抽头也可以为2组抽头(如图10所示)，如为2组抽头，就只有U1、U2。

本实施例2中的变压器T副边抽头也可以为3组抽头(如图11所示)，如为3组抽头，就只有U1、U2、U3。

本实施例1中的第一组负载RM和第二组负载RN可以由单对硅棒或多对硅棒串联组成(如图12所示)

如为6对硅棒，那么本发明中的第一组负载RM由单对硅棒R1组成，第二组负载RN由单对硅棒R2组成，R1、R2分别为硅棒，由于一相有2对硅棒，三相就有6对硅棒。

如为12对硅棒，那么本发明中的第一组负载RM由R1和R2组成，第二组负载RN由R3和R4组成，R1、R2、R3、R4分别为硅棒；由于一相有4对硅棒，三相就有12对硅棒。

如为18对硅棒，那么本发明中的第一组负载RM由R1、R2、R3组成，第二组负载RN由R4、R5、R6组成，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别为硅棒；由于一相有6对硅棒，三相就有18对硅棒。

如为18对硅棒，那么本发明中的第一组负载RM由R1、R2、R3组成，第二组负载RN由R4、R5、R6组成，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别为硅棒；由于一相有6对硅棒，三相就有18对硅棒。

如为24对硅棒，那么本发明中的第一组负载RM由R1、R2、R3、R4组成，第二组负载RN由R5、R6、R7、R8组成，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别为硅棒；由于一相有8对硅棒，三相就有24对硅棒。

本实施例2中的多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路主要由一组触发控制系统KTY1S-HY、变压器T、变压器T2，四个晶闸管V4、V3、V2、V1，四个开关K1、K2、K3、K4构成，其中变压器4抽头U4、U3、U2、U1分别与晶闸管V4、V3、V2、V1的一端连接，晶闸管V4、V3、V2、V1的另一端并联后分别与开关K1、K2连接，开关K1经开关K3与开关K4连接，在开关K2与K1之间连接串联连接有第一组负载RM，在开关K2与K4之间串联连接有第二组负载RN，在第二开关K2与晶闸管V2以及第三开关K3与第四开关K4之间连接有第二变压器T2。晶闸管V4、V3、V2、V1分别与触发控制系统KTY1S-HY连接。

当切换到还原电源运行时，开关K2，K3，K4闭合，RM与RN并联运行，自动平衡支路电流，如图7所示。

当硅棒生长到一定程度，U4的电压能够满足第一负载和第二负载串联工作时，开关(K1，K4)闭合，此时，RM、RN自动切换到串联运行模式，如图8所示。

Claims (5)

1.一种多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路，其特征在于：变压器(T)的副边有多组抽头，每个抽头与晶闸管的一头串联，所有晶闸管的另一头并联后分别与第一开关(K1)、第二开关(K2)连接，第一开关(K1)和第二开关(K2)之间连接有第一组负载(RM)，第一开关(K1)经第三开关(K3)与第四开关(K4)连接，第四开关(K4)与第二开关(K2)之间连接有第二组负载(RN)。

2.根据权利要求1所述的多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路，其特征在于：所述变压器(T)副边抽头为4组或3组或2组。

3.根据权利要求1所述的多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路，其特征在于：所述第二开关(K2)与晶闸管以及第三开关(K3)与第四开关(K4)之间连接有第二变压器(T2)。

4.根据权利要求1所述的多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路，其特征在于：所述第一组负载(RM)由单对硅棒或多对硅棒组成；第二组负载(RN)由单对硅棒或多对硅棒组成。

5.根据权利要求1或2所述的多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路，其特征在于所述变压器(T)副边多相输出，每相多组抽头串接的晶闸管与1组触发系统连接、由该触发系统进行集中控制。

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