CN108111026A - 一种具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法，一台控制器具备高压启动和还原控制两种功能，同时增加维持模式使高压击穿后的硅芯处于热态，避免硅芯长时间处于冷态反复击穿的弊端。一台控制器实现高压启动和还原控制两种功能，大大节约了控制器成本，高压启动功能集成在还原柜内，降低了设备成本和占地面积。控制器采用绿色叠层和PID闭环控制，确保控制的平滑性和准确性。并且两闭环之间参数设置和控制相互独立，互不影响，可单独启停，灵活性强，可适用于多种双闭环控制的场合。

Description

一种具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法
技术领域
本发明针对多晶硅生产过程中的电气设备投入和运行，特别是高压启动和还原电源功率控制系统。
背景技术
随着多晶硅价格的下降，留给生产企业的利润空间已经很小，减少生产设备投资，优化生产工艺流程，提高产品质量是多晶硅生产企业的必由之路。只有利用较少的投资实现生产能力的提升和生产成本的下降，通过工艺改善提高产品质量，才能在国内和国际市场具备竞争优势。现有的多晶硅电源控制器一般分为高压启动控制系统和还原控制系统。高压启动控制器通过控制可控硅通断调节升压变压器原边电压，使副边输出高电压去击穿硅芯；此方法使用单档控制，谐波含量大，对设备和整个电网都有很大危害，并且硅芯需要反复击穿，容易造成硅芯倒炉。高压击穿后的硅芯通过开关切换至还原电源控制系统进行功率控制，使硅芯继续生长。高压控制器和还原控制器功能独立，不具备互换性，增加了设备的投入和维护难度。
发明内容
针对现有多晶硅电源控制器的不足，为了解决生产设备投入大，电源控制器通用性和灵活性差，高压启动时谐波含量大，以及多次击穿硅芯容易倒炉的弊端，本发明提出了如下一种新的技术方案。
本发明采用的技术方案为：一种具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法，一台控制器具备高压启动和还原控制两种功能，同时增加维持模式使高压击穿后的硅芯处于热态，避免硅芯长时间处于冷态反复击穿的弊端。一台控制器实现高压启动和还原控制两种功能，大大节约了控制器成本，高压启动功能集成在还原柜内，降低了设备成本和占地面积。
上述的具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法，其进一步特征在于：控制器先运行在高压启动模式，硅芯先高压击穿一对硅芯，击穿后的硅芯切换至维持回路，维持硅芯在击穿状态；高压击穿和维持回路均采用绿色叠层的恒流限压闭环控制，确保了控制的平滑性和准确性。硅芯全部击穿后转入还原控制模式，刚击穿后的硅芯阻值较高，通过开关切换先把硅芯两等分，并联运行一段时间，等阻值下降后再转成串联运行；并联运行时同样采用恒流限压闭环控制，即双闭环控制。上述两个闭环控制，均采用PID控制算法，并且两闭环之间参数设置和控制相互独立，互不影响，可单独启停。
本发明创造的有益效果：本发明以一种简单实用的方法将高压启动和还原控制两种功能集成在一台控制器内，并且优化控制方式；从而减少设备投入，提高了生产效率和产品质量。
附图说明
图1是本发明实施例的自启控制系统接线示意图。
图2是本发明实施例的控制器调节原理框图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1所示，是本发明的自启控制系统接线示意图，控制过程如下：
硅芯冷态，控制器进入高压启动模式：CJ1闭合，VB1、VB2叠层调压通过自耦变压器TM升压来击穿硅芯，击穿R1时，K11和K21闭合，高压启动电流方向如I1所示，R1击穿之后，K11断开，CJ3闭合，V1～V5档进入维持导通模式，维持电流方向如I2所示；当击穿R2时，K12闭合，电流方向如I3所示，击穿R2后K12、K21断开，K22闭合，维持电流通过R1-R2-K22回流至N排，电流方向如I4所示。同理可将R1～R6全部击穿。
硅芯热态，R1～R6已经全部击穿，控制器进入还原模式：由于硅芯刚击穿时，阻值较大，需并联运行一段时间；此时CJ2、CJ3闭合，K15，K23闭合，其余开关断开。并联1支路：V1～V5叠层调压电流经过CJ3-R1-R2-R3-K23回到N排；并联2支路：VB1、VB2叠层调压电流经过CJ2-K15-R6-R5-R4-K23回到N排。
当硅芯阻值降到一定值后，还原电源可进入串联工作模式，此时所有接触器断开，断路器QF合闸，由此进入V1～V5叠层调压工作模式。
如图2所示，是本发明的控制器调节原理框图，调节原理如下：
PLC接受本地触摸屏或远程给定，通过通信方式传给控制器，控制器采集硅棒电压电流信号，根据给定信号与反馈信号的偏差进行PID闭环调节，输出晶闸管触发光脉冲信号；控制器发出的光脉冲控制信号，经光电转换模块将光信号转换成电脉冲信号，用来控制晶闸管的通断实现控制电压，实现闭环恒流控制。
a.高压击穿模式：
1)启动后进入高压击穿模式(C2闭环：VB1、VB2档运行)；
2)高压击穿模式时，实现限压恒流运行，即给定启动电压限值，在硅芯没击穿时升压到给定值；当硅芯击穿时按给定的电流闭环运行；
3)高压击穿模式时，升压过程为：VB2—>VB1档；降压过程为VB1—>VB2档。当一对硅芯击穿完成后，C1闭环(V1～V5档)工作，对击穿的硅芯续流使其处于击穿状态，同样采用限压恒流运行，即双闭环模式。
b.并联运行模式：
1)高压击穿完成后，进入并联运行模式；
2)并联运行模式下，C1闭环(V1～V5档)带一半的硅芯负载，C2闭环(VB1～VB2档)带另一半的硅芯负载，同样采用双闭环运行模式，按给定的电流闭环运行，同时分别实现恒流限压运行。
c.串联运行模式：
1)当并联运行一段时间，电压降至设定值时，进入串联运行模式；
2)串联运行模式下，C1闭环(V1～V5档)带所有硅芯负载运行，控制器根据给定的电流，自动调节电压输出，实现恒流运行。
本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (8)

1.一种具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法，其特征在于：高压启动和还原控制集成在一个控制器中，控制器具备相互独立的双闭环控制功能。
2.根据权利要求1所述的具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法，其特征在于：所述高压启动具备击穿模式和维持模式同时运行的双闭环控制。
3.根据权利要求1所述的具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法，其特征在于：所述还原控制具备并联模式的双闭环控制和串联运行的恒流限压闭环控制。
4.根据权利要求1所述的具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法，其特征在于，所述相互独立的双闭环控制，采用PID闭环控制算法，每个闭环参数设置和控制相互独立，可单独启停。
5.根据权利要求2所述的具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法，其特征在于：所述击穿模式，还原变压器一、三档电压绿色叠层后经自耦变压器升压至击穿所需高电压。
6.根据权利要求2所述的具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法，其特征在于，所述维持模式，采用还原变压器一至五档电压绿色叠层控制，维持击穿后的硅芯处于热态。
7.根据权利要求3所述的具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法，其特征在于：所述并联模式，使用还原变压器一至五档电压绿色叠层带一半硅芯负载恒流限压运行，同时使用还原变压器一、三档电压绿色叠层带另外一半硅芯负载恒流限压运行。
8.根据权利要求1至7之一所述的具备自启功能的多晶硅电源控制器实现方法，其特征在于：控制器先运行在高压启动模式，硅芯先高压击穿一对硅芯，击穿后的硅芯切换至维持回路，维持硅芯在击穿状态；高压击穿和维持回路均采用绿色叠层的恒流限压闭环控制，确保控制的平滑性和准确性；硅芯全部击穿后转入还原控制模式，刚击穿后的硅芯阻值较高，通过开关切换先把硅芯两等分，并联运行一段时间，等阻值下降后再转成串联运行；并联运行时同样采用恒流限压闭环控制，即双闭环控制；所述相互独立的双闭环控制，均采用PID控制算法，并且两闭环之间参数设置和控制相互独立，互不影响，可单独启停。
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