CN112454700A - 一种多切片机系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多切片机系统及控制方法，其中多切片机系统包括伺服电源模块，其输出电能；多个切片机系统，切片机系统包括：伺服电机总成，其包括用于执行切片的若干个伺服电机；控制器，其输出工艺控制信号，工艺控制信号包括伺服电机总成的加减速周期以及开始工作时间；逆变单元，其接收工艺控制信号及伺服电源模块输出的电源，且向伺服电机总成输出电能；多个切片机系统中多个控制器相互通讯，且根据多个切片机系统中多个伺服电机总成的工艺控制信号，控制多个伺服电机总成错峰启动。本发明的多个切片机系统中伺服电机总成共用一个伺服电源模块，通过工艺控制信号控制各伺服电机总成的错峰降容启动，提高电源模块的利用效率，且降低设备成本。

Description

一种多切片机系统及控制方法

技术领域

本发明涉及硅晶切片技术领域，尤其一种多切片机系统及控制方法。

背景技术

晶硅是太阳能电池板的主要原料，晶硅需要经过开方以及切片等工艺才能制成晶硅薄片使用，其中切片工艺采用切片机进行，用于将开方后的硅棒切片以形成硅晶片。

现有切片机的工作过程是“正向加速、正向匀速、正向减速；反向加速、反向匀速、反向减速”的周期性循环的过程。切片机在加速过程中需要满足较大的加速度，需要的瞬时电流大，对应的电源容量也会比较大，而减速和匀速时电流较小，对应的电源容量也会比较小。

在现有多个切片机系统使用时，每个切片机系统中的切片机都会使用独立伺服电源模块提供电源，为了满足加减速时的要求，单台切片机的电源容量会比较大，且在多个切片机系统同时使用时，所有切片机系统中的切片机的电源容量相加会非常大，而在匀速时，电源容量之和又会降低，导致电源模块整体利用效率低；且每个切片机系统都要求使用独立电源模块，使得伺服电源模块的数量比较多，造成投入成本高，从而增加切片机系统的设备成本。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种多切片机系统，多个切片机系统中伺服电机总成共用一个伺服电源模块，通过开始工作时间和加减速周期控制各伺服电机总成的错峰降容启动，提高伺服电源模块的利用效率，且降低设备成本。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

本申请涉及一种多切片机系统，其特征在于，包括：伺服电源模块，其输出电能；所述多切片机系统包括多个切片机系统，所述切片机系统包括：伺服电机总成，其包括用于执行切片的若干个伺服电机；控制器，其输出工艺控制信号，所述工艺控制信号包括所述伺服电机总成的加减速周期以及开始工作时间；逆变单元，其接收所述工艺控制信号及伺服电源模块输出的电源，且向所述伺服电机总成输出电能；所述多个切片机系统中多个控制器相互通讯，且根据所述多个切片机系统中多个伺服电机总成的工艺控制信号，控制所述多个伺服电机总成错峰启动；其中所述加减速周期包括正向加速时间段、正向匀速时间段、正向减速时间段、反向加速时间段、反向匀速时间段和反向减速时间段。

在本申请中，所述多个切片机系统中多个伺服电机总成的开始工作时间彼此不相同，而加减速周期彼此一致；所述多个切片机系统中进行启动的相邻两个伺服电机总成的开始工作时间之间的时间差相同。

在本申请中，所述多个切片机系统中多个伺服电机总成的多个开始工作时间彼此不相同，而多个加减速周期彼此不同，所述多个切片机系统中进行启动的相邻两个伺服电机总成的开始工作时间之间的时间差不同。

在本申请中，所述多个切片机系统中多个伺服电机总成的多个开始工作时间彼此不相同，而多个加减速周期中部分加减速周期相同，所述多个切片机系统中进行启动的相邻两个伺服电机总成的开始工作时间之间的时间差部分相同。

在本申请中，所述时间差根据所述伺服电机总成在工作时能够达到的最大电流时的时间确定。

在本申请中，每个切片机系统中逆变单元所接收的电能根据所述逆变单元的需求分配。

在本申请中，所述切片机系统的数量在2至8之间。

在本申请中，所述切片机系统的数量在2至6之间。

与现有技术相比，本申请提出的多切片机系统，多个切片机系统中切片机的逆变单元共用一个伺服电源模块，降低电源模块需求数量，降低投入成本；每个切片机系统的控制器输出工艺控制信号，该工艺控制信号包括伺服电机总成的加减速周期以及开始工作时间，其中开始工作时间彼此不同而加减速周期相同，且由于多个控制器相互通信，因此能够实现每个切片机系统中的伺服电机总成根据工艺控制信号不同时启动，错开加减速，有效利用伺服电源模块，且多个切片机系统对电源容量需求也不会同时出现高峰，即，不会在同一时刻出现电源容量峰值的叠加，起到错峰降容的目的。

本发明的目的之二在于提供一种多切片机系统的控制方法，所述多切片机系统为如上所述的多切片机系统，通过多个切片机系统中切片机的伺服电机总成共用一个伺服电源模块，实现控制各伺服电机总成的错峰启动，提高伺服电源模块的利用效率，且降低设备成本。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

本申请涉及一种多切片机系统的控制方法，其特征在于，所述多切片机系统为如上所述的多切片机系统，所述控制方法包括：伺服电源模块分别向多个切片机系统中逆变单元供电；根据所述多个切片机系统的多个控制器的工艺控制信号，发送对应工艺控制信号至对应逆变单元；所述对应逆变单元根据所接收的工艺控制信号驱动对应伺服电机总成。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中单个切片机系统的伺服电机总成的加减速周期时的速度与时间之间的曲线图；

图2是现有技术中单个切片机系统的伺服电机总成所需求的电源电流与时间之间的曲线图；

图3是现有技术中单个切片机系统的伺服电机总成所需求的电源容量与时间之间的曲线图；

图4是本发明提出的多切片机系统一实施例的系统结构图；

图5是本发明提出的多切片机系统实施例中各切片机系统的伺服电机总成所需求的电源电流与时间之间的曲线图；

图6是现有技术中多切片机系统中各切片机系统的伺服电机总成所需求的电源电流之和与时间之间的曲线图、以及本发明提出的多切片机系统中各切片机系统的伺服电机总成所需求的电源电流之和与时间之间的曲线图；

图7是根据本发明提出的多切片机系统的控制方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参见图1，其示出现有技术中一个切片机系统的伺服电机总成的速度和时间之间关系的曲线图。通过图1的曲线图可知，一个切片机系统的工作最终实现的是伺服电机总成（一般包括七个或更多个伺服电机）的工作过程，该工作过程为：正向加速时间段T1、正向匀速时间段T2、正向减速时间段T3；反向加速时间段T4、反向匀速时间段T5、反向减速时间段T6。在实际使用中伺服电机总成的速度轨迹是可获知的，即可以获得T1、T2、T3、T4、T5及T6的值。

参见图2，其分别示出了现有技术中四个切片机系统（分别记为1号、2号、3号及4号）中的伺服电机总成在加减速周期时的电源电流与时间的曲线图。

通过图2的曲线图可知，一个切片机系统的伺服电机总成中伺服电机（正向或反向）加速时需要的电流会非常大。对应地，参考图3，图3示出了其中一个切片机系统的电源容量。对比图2和图3，在伺服电机总成加速而使电流非常大时，伺服电机总成的电源容量也会比较大。

如果每个切片机系统都使用独立电源，不仅采用的电源数量多，而且在进行周期性的加减速工作时，所有切片机系统中伺服电机总成所需电源容量的峰值会重合在一起，导致电源容量峰值会叠加，且电源电流之和也会较大，而在减速/匀速时，电源容量及电源电流又会减小，导致电源模块利用效率低。

针对如上技术问题，本申请提供一种多切片机系统，参见图4。

该多切片机系统包括共用的伺服电源模块A，该伺服电源模块A主要包括过滤单元以及整流单元，用于将三相交流电压整流为所需的直流电压。

该多切片机系统包括多个切片机系统，在图4中，分别标记为切片机系统1、切片机系统2、......、切片机系统N（N为大于等于2的自然数）。

每个切片机系统包括控制器、与控制器连接的逆变单元、以及与逆变单元连接的伺服电机总成，其中各个切片机系统的控制器相互通信。

伺服电源模块A为各切片机系统中的逆变单元共同提供电能，如图4所示，伺服电源模块A为切片机系统1的逆变单元提供电源W1，为切片机系统2的逆变单元提供电源W2，......，以及为切片机系统N的逆变单元提供电源WN。

由于每个切片机系统中的控制器相互通信，因此，可以控制器根据各伺服电机总成能够实现错峰启动，规划好每个切片机系统中伺服电机总成的加减速周期和开始工作时间。

本申请中的加减速周期包括依次正向加速时间段T1、正向匀速时间段T2、正向减速时间段T3、反向加速时间段T4、反向匀速时间段T5和反向减速时间段T6形成的周期，根据有待执行的工艺，控制器根据不同工艺规划各切片机系统的加减速周期，即加减速周期中的T1至T6可以彼此一致（即工作过程一致，此处的“一致”可以指彼此相同的情况，也可以指彼此存在微量差别的情况），也可以彼此不同（即工作过程完全不同），也可以是部分相同（即部分工作过程相同），但是都会依次经过正向加速、正向匀速、正向减速、反向加速、反向匀速和反向减速的过程。

在每个切片机系统的控制器中，会事先规划好对应该切片机系统工作的加减速周期中的T1至T6的值及开始工作时间，且由于多个切片机系统中的多个控制器彼此通信，这样，根据加减速周期及开始工作时间，控制器能够控制对应切片机系统的错峰启动。

多个切片机系统中的多个控制器相互通信，这样，根据加减速周期和开始工作时间，各个切片机系统的控制器输出的工艺控制信号会控制对应的伺服电机总成错峰启动，避免电源容量的峰值的叠加，从而降低总的电源容量及电源电流。

在一种实施例中，各个切片机系统中伺服电机总成的加减速周期（即，依次通过正向加速时间段T1、正向匀速时间段T2、正向减速时间段T3、反向加速时间段T4、反向匀速时间段T5和反向减速时间段T6）彼此相同且开始工作时间彼此不同。

由于每个切片机系统中伺服电机总成的加减速周期相同，表示每个切片机系统中伺服电机总成的工作过程是相同的。

根据伺服电机总成的加减速周期时的速度曲线，可以事先获知加减速周期时T1、T2、T3、T4、T5和T6。

由于各切片机系统中伺服电机总成的加减速周期彼此相同，因此，各控制器规划的各伺服电机总成相邻启动的开始工作时间之间的时间差相同，这样，才能够实现对各个切片机系统中各伺服电机总成的错峰启动控制。

假设存在四个切片机系统，即切片机系统1、切片机系统2、切片机系统3及切片机系统4。切片机系统1的开始工作时间为t1，切片机系统2的开始工作时间为t2=t1+Δt1，切片机系统3的开始工作时间为t3=t2+Δt2，切片机系统4的开始工作时间为t4=t3+Δt3，以此类推。

Δt1、Δt2和Δt3彼此相同。

在另一种实施例中，控制器事先规划各个切片机系统中伺服电机总成的加减速周期彼此不同，且开始工作时间彼此不同。

由于各切片机系统中伺服电机总成的加减速周期彼此不同，因此，各控制器规划的各伺服电机总成相邻启动的开始工作时间之间的时间差也会彼此不同。

这样，由于多个切片机系统中的多个控制器相互通信，每个切片机系统中的控制器控制对应的伺服电机总成从开始工作时间启动，并根据加减速周期对应完成工艺工程，实现各切片机系统中各伺服电机总成的错峰启动。

假设存在四个切片机系统，即切片机系统1、切片机系统2、切片机系统3及切片机系统4。切片机系统1的开始工作时间为t1，切片机系统2的开始工作时间为t2=t1+Δt1，切片机系统3的开始工作时间为t3=t2+Δt2，切片机系统4的开始工作时间为t4=t3+Δt3，以此类推。

Δt1、Δt2和Δt3彼此不同。

在再一种实施例中，控制器事先规划各个切片机系统中伺服电机总成的加减速周期部分不同，且开始工作时间彼此不同。

由于各切片机系统中伺服电机总成的加减速周期部分不同，因此，各控制器规划的各伺服电机总成相邻启动的开始工作时间之间的时间差也会部分相同。

这样，由于多个切片机系统中的多个控制器相互通信，每个切片机系统中的控制器控制对应的伺服电机总成从开始工作时间启动，并根据加减速周期对应完成工艺工程，实现各切片机系统中各伺服电机总成的错峰启动。

假设存在四个切片机系统，即切片机系统1、切片机系统2、切片机系统3及切片机系统4。切片机系统1的开始工作时间为t1，切片机系统2的开始工作时间为t2=t1+Δt1，切片机系统3的开始工作时间为t3=t2+Δt2，切片机系统4的开始工作时间为t4=t3+Δt3，以此类推。

Δt1、Δt2和Δt3中有部分相同的。

每个切片机系统的控制器根据规划好的加减速周期以及开始工作时间，且多个切片机系统的多个控制器之间相互通信，因此，可以根据加减速周期和开始工作时间，控制各切片机系统的伺服电机总成的错峰启动，参考图5。

在图5中，其示出了切片机系统1、切片机系统2、切片机系统3及切片机系统4中伺服电机总成的电源电流与时间之间的曲线图。

图5中，切片机系统1中伺服电机总成的电源电流与时间之间曲线由实线表示；切片机系统2中伺服电机总成的电源电流与时间之间曲线由短划线表示；切片机系统3中伺服电机总成的电源电流与时间之间曲线由长划线表示；切片机系统4中伺服电机总成的电源电流与时间之间曲线由虚点线表示。

通过图5看出，切片机系统1中伺服电机总成、切片机系统2中伺服电机总成、切片机系统3中伺服电机总成及切片机系统4中伺服电机总成实现错峰启动。

相邻的启动的两个伺服电机总成的开始工作时间之间的时间差，例如Δt1、Δt2和Δt3等，具体还要取决于控制器事先对相应的切片机系统启动控制的规划。

相邻的启动的两个伺服电机总成的开始工作时间之间的时间差可以根据每个伺服电机总成在加速时能够达到的最大电流（记为Imax）时的时间决定。具体参考图5，假设切片机系统1、切片机系统2、切片机系统3及切片机系统4中的伺服电机总成依次启动，记录切片机系统1中的伺服电机开始启动时间点记为t1，该伺服电机总成达到最大电流I时的时间点记为t2，同时在该时间点t2处切片机系统2中的伺服电机总成开始启动，则Δt1=t2-t1；在该切片机系统2中的伺服电机总成达到最大电流I时的时间点记为t3，同时在该时间点t3处切片机系统3中的伺服电机总成开始启动，则Δt2=t3-t2；以此类推。

且继续参考图6，在图6中，通过实线示出了多切片机系统中各切片机系统独立使用伺服电源模块时，所有切片机系统的伺服电机总成所需求的电源电流之和的曲线图；通过虚线示出了多切片机系统中各切片机系统使用共用的伺服电源模块时，所有切片机系统的伺服电机总成所需求的电源电流之和的曲线图。

通过图6可以看出，利用本申请中的控制系统对多切片系统进行控制，其共用电源模块时的电源电流之和小于独立使用电源模块时的电源电流之和，实现电源降容的目的。

参考图4，在每个切片机系统中，逆变单元接收控制器输出的工艺控制信号，根据逆变单元的需求，伺服电源模块A向逆变单元提供所需的电能。

例如，若多切片机系统中存在四个切片机系统（即，切片机系统1、切片机系统2、切片机系统3和切片机系统4），伺服电源模块A向切片机系统1中的逆变单元提供电源W1，伺服电源模块A向切片机系统2中的逆变单元提供电源W2，伺服电源模块A向切片机系统3中的逆变单元提供电源W3，伺服电源模块A向切片机系统4中的逆变单元提供电源W4，等等。

在本申请中，多切片机系统中切片机系统的数量一般不超过8个，最优2-6个，更优选2-4个。

本申请还涉及一种对实施例一的多切片机系统进行控制的控制方法。

在进行控制之前，每个切片机系统中的控制器都已规划好对应伺服电机总成的工艺控制信号（即，加减速周期及开始工作时间），其具体描述参见实施一中所述内容，在此不做赘述。

由于多个切片机系统中的控制器都是相互通信的，因此，可以根据其输出的工艺控制信号对应控制伺服电机总成的错峰启动。

S1：伺服电源模块A分别向多个切片机系统中逆变单元供电。

如实施例一所述，各切片机系统共用伺服电源模块A。

根据各切片机系统中逆变单元所需的电源电能，伺服电源模块A向各逆变单元提供合适的电源。

例如，若多切片机系统中存在四个切片机系统（即，切片机系统1、切片机系统2、切片机系统3和切片机系统4），伺服电源模块A向切片机系统1中的逆变单元提供电源W1，伺服电源模块A向切片机系统2中的逆变单元提供电源W2，伺服电源模块A向切片机系统3中的逆变单元提供电源W3，伺服电源模块A向切片机系统4中的逆变单元提供电源W4，等等

S2：根据多个切片机系统的多个控制器的工艺控制信号，发送对应工艺控制信号至对应逆变单元。

由于每个切片机系统中的控制器都已规划好对应伺服电机总成的工艺控制信号（即，加减速周期及开始工作时间），且各控制器之间相互通信，因此，能够控制将对应的工艺控制信号发送至逆变单元。

S3：对应逆变单元根据所接收的工艺控制信号驱动对应伺服电机总成。

在逆变单元接收到所需的电能，以及控制器发出的工艺控制信号，驱动与逆变单元对应连接的伺服电机总成启动。

上述S1和S2不一定存在先后顺序，也可能是同时执行，即，向逆变单元同时输出电源及工艺控制信号。

由于所有切片机系统中的伺服电机总成的工艺控制信号有差别，因此，各自伺服电机总成启动的电源电流与时间之间的关系如图5所示，实现各伺服电机总成的错峰启动，从而提高伺服电源模块A的利用效率，且各伺服电机总成的电源电流总和较小（如图6所示），实现降容。

并且在本申请中，多个切片机系统共用一个伺服电源模块A，能够减少使用电源模块的数量，降低电源模块的投入成本，从而降低切片机系统的成本，有利于市场。且伺服电源模块A能够实现错峰降容，有利于节省设备制造成本。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种多切片机系统，其特征在于，包括

伺服电源模块，其输出电能；

多个切片机系统，所述切片机系统包括：

伺服电机总成，其包括用于执行切片的若干个伺服电机；

控制器，其输出工艺控制信号，所述工艺控制信号包括所述伺服电机总成的加减速周期以及开始工作时间；

逆变单元，其接收所述工艺控制信号及所述伺服电源模块输出的电源，且向所述伺服电机总成输出电能；

所述多个切片机系统中多个控制器相互通讯，且根据所述多个切片机系统中多个伺服电机总成的工艺控制信号，控制所述多个伺服电机总成错峰启动；

其中所述加减速周期包括正向加速时间段、正向匀速时间段、正向减速时间段、反向加速时间段、反向匀速时间段和反向减速时间段。

2.根据权利要求1所述的多切片机系统，其特征在于，

所述多个切片机系统中多个伺服电机总成的开始工作时间彼此不相同，而加减速周期彼此一致；

所述多个切片机系统中进行启动的相邻两个伺服电机总成的开始工作时间之间的时间差相同。

3.根据权利要求1所述的多切片机系统，其特征在于，

所述多个切片机系统中多个伺服电机总成的多个开始工作时间彼此不相同，而多个加减速周期彼此不同，所述多个切片机系统中进行启动的相邻两个伺服电机总成的开始工作时间之间的时间差不同。

4.根据权利要求1所述的多切片机系统，其特征在于，所述多个切片机系统中多个伺服电机总成的多个开始工作时间彼此不相同，而多个加减速周期中部分加减速周期相同，所述多个切片机系统中进行启动的相邻两个伺服电机总成的开始工作时间之间的时间差部分相同。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的多切片机系统，其特征在于，

所述时间差根据所述伺服电机总成在工作时能够达到的最大电流时的时间确定。

6.根据权利要求1所述的多切片机系统，其特征在于，

每个切片机系统中逆变单元所接收的电能根据所述逆变单元的需求分配。

7.根据权利要求1所述的多切片机系统，其特征在于，

所述切片机系统的数量在2至8之间。

8.根据权利要求7所述的多切片机系统，其特征在于，

所述切片机系统的数量在2至6之间。

9.一种多切片机系统的控制方法，其特征在于，所述多切片机系统为权利要求1至8中任一项所述的多切片机系统，所述控制方法包括：

伺服电源模块分别向多个切片机系统中逆变单元供电；

根据所述多个切片机系统的多个控制器的工艺控制信号，发送对应工艺控制信号至对应逆变单元；

所述对应逆变单元根据所接收的工艺控制信号驱动对应伺服电机总成。

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