CN103613099B - 48对棒多晶硅还原炉供电系统及启动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种48对棒多晶硅还原炉供电系统，该还原炉内设置48个硅棒对，供电系统包括三相六绕组变压器、高压启动电源、高压维持电源、还原主功率电源和控制柜，所述三相六绕组变压器的高压侧绕组与三相电源连接，该三相六绕组变压器的中压侧绕组和低压侧绕组均与不同的还原主功率电源连接，所述高压维持电源与3组硅棒对中的每组硅棒对通过开关连接，所述高压启动电源与6组硅棒对中的每组硅棒对均通过开关连接，所述控制柜与高压启动电源、高压维持电源和还原主功率电源通过通讯连接。同时相应的公开一种48对棒多晶硅还原炉启动方法，实现供电系统占地面积小且降低安装成本的优点。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅生产设备领域，具体地，涉及一种48对棒多晶硅还原炉供电系统及启动方法。
背景技术
硅材料是半导体工业、电子信息产业和太阳能光伏电池产业中最重要功能性材料，多晶硅作为制备单晶硅的唯一原料和生产太阳能电池的材料，其需求量日益增大。多晶硅生产企业为了降低能耗，对多晶硅还原炉的设计选型越来越大型化，由原来的3～12对棒逐渐发展至24对棒及以上。
目前，针对48对棒多晶硅还原炉的供电，主要是采用一套12对棒多晶硅还原炉的供电系统及一套36对棒多晶硅还原炉的供电系统来实现。该供电系统包括2台10千伏的三相交流整流变压器、1套高压启动电源、9台功率柜、9台隔离切换柜和1台控制柜，48个硅棒对分别与高压启动电源连接，在利用高压启动电源击穿硅棒对之后，将48个硅棒对切换至由功率柜供电。
上述48对棒多晶硅还原炉的供电系统占地面积很大，而多晶硅生产场地有限，其次需要两台多晶硅还原炉的供电系统来完成供电，设备制造及安装成本较高。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种48对棒多晶硅还原炉供电系统及启动方法，以实现解决供电系统占地面积大且降低安装成本的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种48对棒多晶硅还原炉供电系统，该还原炉内设置48个硅棒对，该48个硅棒对均分为6组，该6组硅棒对3组分布在外环，另外3组分布在内环，所述供电系统包括三相六绕组变压器、高压启动电源、高压维持电源、还原主功率电源和控制柜，所述还原主功率电源为6个，且6个还原主功率电源分别与6组硅棒对一一对应连接，所述三相六绕组变压器的高压侧绕组与三相电源连接，该三相六绕组变压器的中压侧绕组和低压侧绕组均与不同的还原主功率电源连接，所述高压维持电源与外环3组硅棒对中的前四对硅棒组成的串联电路通过开关电连接，所述高压启动电源与6组硅棒对中的每组硅棒对均通过开关连接，所述控制柜与高压启动电源、高压维持电源和还原主功率电源通过通讯连接。
根据本发明的优选实施例，所述6组硅棒对分别为A1相硅棒对、A2相硅棒对、B1相硅棒对、B2相硅棒对、C1相硅棒对和C2相硅棒对，所述A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对排列在外环，所述A2相硅棒对、B2相硅棒对和C2相硅棒对排列在内环，所述高压启动电源为4台，该4台高压启动电源分别为第一高压启动电源、第二高压启动电源、第三高压启动电源和第四高压启动电源，所述A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的8个硅棒对均分为第一小组和第二小组，所述第一高压启动电源、第二高压启动电源、第三高压启动电源和第四高压启动电源分别与A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中第一小组的4个硅棒对一一对应的并联连接，且第一高压启动电源、第二高压启动电源、第三高压启动电源和第四高压启动电源还分别于A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的8个硅棒对中第二小组的4个硅棒对一一对应的并联连接，所述A2相硅棒对、B2相硅棒对和C2相硅棒对均分为4个小组，每个小组包括相邻的两个硅棒对，且第一高压启动电源、第二高压启动电源、第三高压启动电源和第四高压启动电源分别与4个小组中的一个小组并联。
根据本发明的优选实施例，所述6个还原主功率电源分别为A1相还原主功率电源、A2相还原主功率电源、B1相还原主功率电源、B2相还原主功率电源、C1相还原主功率电源和C2相还原主功率电源，且A1相还原主功率电源与A1相硅棒对连接，A2相还原主功率电源与A2相硅棒对连接，B1相还原主功率电源与B1相硅棒对连接，B2相还原主功率电源与B2相硅棒对连接，C1相还原主功率电源与C1相硅棒对连接，C2相还原主功率电源与C2相硅棒对连接。
本发明的技术方案还公开了一种48对棒多晶硅还原炉供电系统的启动方法，包括以下步骤：
步骤一：4台高压启动电源分别击穿A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的前4对硅棒；
步骤二：击穿上述前4对硅棒之后，高压启动柜停止工作，用高压维持电源维持上述步骤一中4对硅棒继续发热，然后4台高压启动电源继续击穿A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的后4对硅棒；
步骤三：上述A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的8对硅棒均击穿之后，分别交接到对应的A1相还原主功率电源、B1相还原主功率电源、C1相还原主功率电源回路加热；
步骤四：在上述A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对击穿后，炉内温度得到提高，剩下的A2相硅棒对、B2相硅棒对和C2相硅棒对采用每台高压启动电源对应2对硅棒的方式进行击穿。
根据本发明的优选实施例，所述高压启动电源提供0～12kV的可调电压击穿硅棒对的硅芯，当硅芯击穿后，高压启动电源进入恒流运行；然后高压维持电源为击穿后的硅芯继续提供加热电源；硅芯电流升到设定电流值后，交接到还原主功率电源完成后续的还原加热。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案，通过设置高压启动电源、高压维持电源和还原主功率电源，且在控制柜和开关的配合下，采用一台高压启动电源分步骤启动多对硅棒，并使用高压维持电源维持硅棒的击穿状态并加热，然后使用还原主功率电源进行后续的加热，减少了高压启动电源的使用个数，从而减小了供电系统的占地面积，从而降低了安装成本。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例所述的48对棒多晶硅还原炉供电系统的原理框图；
图2和图3为图1所述的48对棒多晶硅还原炉供电系统中高压启动电源与A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对的连接示意图；
图4为图1所述的48对棒多晶硅还原炉供电系统中高压启动电源与A2相硅棒对、B2相硅棒对和C2相硅棒对的连接示意图；
图5为本发明实施例所述的48对棒多晶硅还原炉供电系统中48个硅棒对排列示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-高压启动电源；2-硅棒；3-还原主功率电源；4-高压维持电源；5-三相六绕组变压器；6-控制柜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种48对棒多晶硅还原炉供电系统，该还原炉内设置48个硅棒对，该48个硅棒对均分为6组，该6组硅棒对3组分布在外环，另外3组分布在内环，供电系统包括三相六绕组变压器5、高压启动电源1、高压维持电源4、还原主功率电源3和控制柜6，还原主功率电源3为6个，且6个还原主功率电源3分别与6组硅棒对一一对应连接，三相六绕组变压器5的高压侧绕组与三相电源连接，该三相六绕组变压器的中压侧绕组和低压侧绕组均与不同的还原主功率电源3连接，高压维持电源4与外环3组硅棒对中的前四对硅棒组成的串联电路通过开关连接，高压启动电源1与6组硅棒对中的每组硅棒对均通过开关连接，控制柜6与高压启动电源1、高压维持电源4和还原主功率电源3通过通讯连接。
其中，如图5所示，6组硅棒对分别为A1相硅棒对、A2相硅棒对、B1相硅棒对、B2相硅棒对、C1相硅棒对和C2相硅棒对，A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对排列在外环，A2相硅棒对、B2相硅棒对和C2相硅棒对排列在内环，高压启动电源为4台，该4台高压启动电源分别为第一高压启动电源、第二高压启动电源、第三高压启动电源和第四高压启动电源，如图2和图3所示，A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的8个硅棒对均分为第一小组和第二小组，第一高压启动电源、第二高压启动电源、第三高压启动电源和第四高压启动电源分别与A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中第一小组的4个硅棒对一一对应的并联连接，且第一高压启动电源、第二高压启动电源、第三高压启动电源和第四高压启动电源还分别于A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的8个硅棒对中第二小组的4个硅棒对一一对应的并联连接，即每个高压启动电源均与与A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的两对硅棒分别连接，通过开关和控制柜，控制高压启动电源和硅棒对间的回路。
如图4所示，A2相硅棒对、B2相硅棒对和C2相硅棒对均分为4个小组，每个小组包括相邻的两个硅棒对，且第一高压启动电源、第二高压启动电源、第三高压启动电源和第四高压启动电源分别与4个小组中的一个小组并联。
6个还原主功率电源分别为A1相还原主功率电源、A2相还原主功率电源、B1相还原主功率电源、B2相还原主功率电源、C1相还原主功率电源和C2相还原主功率电源，且A1相还原主功率电源与A1相硅棒对连接，A2相还原主功率电源与A2相硅棒对连接，B1相还原主功率电源与B1相硅棒对连接，B2相还原主功率电源与B2相硅棒对连接，C1相还原主功率电源与C1相硅棒对连接，C2相还原主功率电源与C2相硅棒对连接。
本发明的技术方案还公开了一种48对棒多晶硅还原炉供电系统的启动方法，包括以下步骤：
步骤一：4台高压启动电源分别击穿A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的前4对硅棒；
步骤二：击穿上述前4对硅棒之后，高压启动柜停止工作，用高压维持电源维持上述步骤一中4对硅棒继续发热，然后4台高压启动电源继续击穿A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的后4对硅棒；
步骤三：上述A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的8对硅棒均击穿之后，分别交接到对应的A1相还原主功率电源、B1相还原主功率电源、C1相还原主功率电源回路加热；
步骤四：在上述A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对击穿后，炉内温度得到提高，剩下的A2相硅棒对、B2相硅棒对和C2相硅棒对采用每台高压启动电源对应2对硅棒的方式进行击穿。
其中，高压启动电源提供0～12kV的可调电压击穿硅棒对的硅芯，当硅芯击穿后，高压启动电源进入恒流运行；然后高压维持电源为击穿后的硅芯继续提供加热电源；硅芯电流升到设定电流值后，交接到还原主功率电源完成后续的还原加热。
本发明的技术方案主要适用于厂房位置有限、空间较小的生产现场使用，并且比国内外其他多晶硅厂同类48对棒还原炉供电系统(两套独立供电系统)要节约投资近30％。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种48对棒多晶硅还原炉供电系统，其特征在于，该还原炉内设置48个硅棒对，该48个硅棒对均分为6组，该6组硅棒对3组分布在外环，另外3组分布在内环，所述供电系统包括三相六绕组变压器、高压启动电源、高压维持电源、还原主功率电源和控制柜，所述还原主功率电源为6个，且6个还原主功率电源分别与6组硅棒对一一对应连接，所述三相六绕组变压器的高压侧绕组与三相电源连接，该三相六绕组变压器的中压侧绕组和低压侧绕组均与不同的还原主功率电源连接，所述高压维持电源与外环3组硅棒对中的前四对硅棒组成的串联电路通过开关电连接，所述高压启动电源与6组硅棒对中的每组硅棒对均通过开关连接，所述控制柜与高压启动电源、高压维持电源和还原主功率电源通过通讯连接。
2.根据权利要求1所述的48对棒多晶硅还原炉供电系统，其特征在于，所述6组硅棒对分别为A1相硅棒对、A2相硅棒对、B1相硅棒对、B2相硅棒对、C1相硅棒对和C2相硅棒对，所述A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对排列在外环，所述A2相硅棒对、B2相硅棒对和C2相硅棒对排列在内环，所述高压启动电源为4台，该4台高压启动电源分别为第一高压启动电源、第二高压启动电源、第三高压启动电源和第四高压启动电源，所述A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的8个硅棒对均分为第一小组和第二小组，所述第一高压启动电源、第二高压启动电源、第三高压启动电源和第四高压启动电源分别与A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中第一小组的4个硅棒对一一对应的并联连接，且第一高压启动电源、第二高压启动电源、第三高压启动电源和第四高压启动电源还分别于A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的8个硅棒对中第二小组的4个硅棒对一一对应的并联连接，所述A2相硅棒对、B2相硅棒对和C2相硅棒对均分为4个小组，每个小组包括相邻的两个硅棒对，且第一高压启动电源、第二高压启动电源、第三高压启动电源和第四高压启动电源分别与4个小组中的一个小组并联。
3.根据权利要求2所述的48对棒多晶硅还原炉供电系统，其特征在于，所述6个还原主功率电源分别为A1相还原主功率电源、A2相还原主功率电源、B1相还原主功率电源、B2相还原主功率电源、C1相还原主功率电源和C2相还原主功率电源，且A1相还原主功率电源与A1相硅棒对连接，A2相还原主功率电源与A2相硅棒对连接，B1相还原主功率电源与B1相硅棒对连接，B2相还原主功率电源与B2相硅棒对连接，C1相还原主功率电源与C1相硅棒对连接，C2相还原主功率电源与C2相硅棒对连接。
4.一种利用权利要求3所述的48对棒多晶硅还原炉供电系统的启动方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：4台高压启动电源分别击穿A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的前4对硅棒；
步骤二：击穿上述前4对硅棒之后，高压启动柜停止工作，用高压维持电源维持上述步骤一中4对硅棒继续发热，然后4台高压启动电源继续击穿A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的后4对硅棒；
步骤三： 上述A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对中的8对硅棒均击穿之后，分别交接到对应的A1相还原主功率电源、B1相还原主功率电源、C1相还原主功率电源回路加热；
步骤四：在上述A1相硅棒对、B1相硅棒对和C1相硅棒对击穿后，炉内温度得到提高，剩下的A2相硅棒对、B2相硅棒对和C2相硅棒对采用每台高压启动电源对应2对硅棒的方式进行击穿。
5.根据权利要求4所述的48对棒多晶硅还原炉供电系统的启动方法，其特征在于，所述高压启动电源提供0～12kV的可调电压击穿硅棒对的硅芯，当硅芯击穿后，高压启动电源进入恒流运行；然后高压维持电源为击穿后的硅芯继续提供加热电源；硅芯电流升到设定电流值后，交接到还原主功率电源完成后续的还原加热。
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