CN203071834U - 一种多晶硅还原炉高频加热电源逆变主电路 - Google Patents
一种多晶硅还原炉高频加热电源逆变主电路 Download PDFInfo
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Abstract
一种多晶硅还原炉高频加热电源逆变主电路，包括二个相同的逆变模块，负载、电容组、接触器，第一逆变模块是由三组两两串接的开关管组并联而成，第一电容组与开关管组并联；其中，电容组中包含两个电容；第一开关管组、第三开关管组的中点相互串接；所述的第二逆变模块也是由三组两两串接的开关管组并联而成，所述的第二电容组与开关管组并联；其中，电容组中包含两个电容。所述的开关管是由于IGBT与二极管并接而成。本实用新型的优点：采用IGBT高频逆变电路，利用趋肤效应，根据多晶硅棒的直径大小，控制通过多晶硅棒的电流大小和频率，达到只在多晶硅棒表面进行加热，降低生产能耗，同时降低在多晶硅棒生产后期大直径时的还原炉的温度，降低多晶硅还原生产的电能单耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种多晶硅还原炉高频加热电源逆变主电路。
技术背景
光伏发电所需的多晶硅材料目前大部分采用“改进型西门子还原法”生产，即采用氢气作为还原剂，在1100℃~1200℃的温度下，还原三氯化硅或四氯化硅，沉积形成多晶硅棒。随着炉内温度的升高，硅棒截面积的增大，硅棒的电阻不断下降。而要维持还原反应的温度，必须保持加热功率不变。因此，必须根据硅棒的电阻值来调节加在硅棒两端电压。在外部电源输入端，一般通过切换变压器输出的多个绕组实现电压的调节。多晶硅棒为纯阻性负载，但由于目前采用较多的交流调压加热系统的频率一般多为50Hz或60Hz，使得多晶硅棒在加热的过程中，硅棒内部的温度比硅棒表面的温度要高，随着多晶硅棒的直径越来越大，表面温度和芯温的差越来越大，当内部温度达到1414度后，将导致出现棒芯熔毁的现象，从而限制了多晶硅棒直径大小，限制了还原炉产量的进一步提高，生产能耗较大。
实用新型内容
本发明的目的在于提供一种多晶硅还原炉高频加热电源逆变主电路，解决多晶硅棒表面和芯温差的技术问题。
本实用新型技术方案：一种多晶硅还原炉高频加热电源逆变主电路，包括二个相同的逆变模块，负载、电容组、接触器，所述的第一逆变模块是由三组两两串接的开关管组并联而成，所述的第一电容组与开关管组并联；其中，电容组中包含2个电容；第一开关管组、第三开关管组的中点相互串接；所述的第二逆变模块也是由三组两两串接的开关管组并联而成，所述的第二电容组与开关管组并联；其中，电容组中包含2个电容；第四开关管组、六开关管组的中点相互串接；所述的第二开关管组中点通过负载、第一接触器相连，第一接触器的另一端与第一电容组中点、第二电容组中点相连；所述负载的一端点通过第二接触器与第五开关管组中点相连，所述负载的另一端点通过第三接触器与第五开关管组中点相连。
所述的开关管是由于IGBT与二极管并接而成。
本实用新型的优点：采用IGBT高频逆变电路，利用趋肤效应，根据多晶硅棒的直径大小，控制通过多晶硅棒的电流大小和频率，达到只在多晶硅棒表面进行加热，降低生产能耗，同时降低在多晶硅棒生产后期大直径时的还原炉的温度，降低多晶硅还原生产的电能单耗。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中，1是第一开关管组。
具体实施方式
如图1所示一种多晶硅还原炉高频加热电源逆变主电路，包括二个相同的逆变模块，负载R、电容组、接触器。
所述的第一逆变模块是由三组两两串接的开关管组并联而成，所述的第一电容组与开关管组并联；其中，电容组中包含2个电容；第一开关管组、第三开关管组的中点a、c点相互串接。
所述的第二逆变模块也是由三组两两串接的开关管组并联而成，所述的第二电容组与开关管组并联；其中，电容组中包含2个电容；第四开关管组、六开关管组的中点d、f点相互串接。
所述的第二开关管组中点b通过负载R、第一接触器K1相连，第一接触器K1的另一端与第一电容组中点g、第二电容组中点h相连；所述负载R的一端I点通过第二接触器（K2）与第五开关管组中点e相连，所述负载R的另一端J点通过第三接触器K3与第五开关管组中点e相连。
工作原理
第一种工作模式：全桥逆变电路，闭合第三接触器K3，断开第二接触器K2和第一接触器K1。
第一逆变模块的一个桥臂上管的IGBT导通的同时，另外一个桥臂下管的IGBT也几乎同时导通，这样电流就从直流母线正端输出，经过桥臂上管的IGBT，经过负载电阻R，再经过第二逆变模块的另一桥臂的下管IGBT，流到直流母线负端。这样电流在从直流母线电容流经电阻负载的过程中，在电阻上产生热能。
第二种工作模式：半桥逆变电路，闭合第二接触器K2和第一接触器K1，断开第三接触器K3。
当处于半桥工作模式时，当第一逆变模块的一个桥臂的上管IGBT导通时，同时另外一个桥臂的上管IGBT也导通，此时电流从直流母线电容的正端流出，通过两个桥臂的上管IGBT，流入电阻负载R，然后进入直流母线电容组的中点（h）。在另外时刻，当第二逆变模块的一个桥臂的下管IGBT导通时，同时另外一个桥臂的下管IGBT导通，此时电流从直流母线电容的负端流出，通过连个桥臂的下管IGBT，流入电阻负载，然后进入直流母线电容组的的中点（h）。
从以上分析中可以看出，在半桥模式下，导通电流的IGBT数量增加了一倍，因此，在大电流输出工况下，由全桥切换到半桥工作模式，会使得相同拓扑下的输出电流能力大增。减少散热的压力。
本实用新型优点：通过将全桥变换器拓扑切换成半桥变换器拓扑，将直流母线电压降低50%，同时把输出的IGBT并联个数增加一倍，正好符合多晶硅加热还原反应中，电压下降，电流增大的发展趋势。减少了整流侧的电应力和谐波产生，提高了电压利用率，降低了系统的总损耗。
Claims (2)
1.一种多晶硅还原炉高频加热电源逆变主电路，其特征在于包括二个相同的逆变模块，负载、电容组、接触器，所述的第一逆变模块是由三组两两串接的开关管组并联而成，所述的第一电容组与开关管组并联；其中，电容组中包含2个电容；第一开关管组、第三开关管组的中点a、c点相互串接；所述的第二逆变模块也是由三组两两串接的开关管组并联而成，所述的第二电容组与开关管组并联；其中，电容组中包含2个电容；第四开关管组、六开关管组的中点d、f点相互串接；所述的第二开关管组中点b通过负载R、第一接触器K1相连，第一接触器K1的另一端与第一电容组中点g、第二电容组中点h相连；所述负载R的一端I点通过第二接触器K2与第五开关管组中点e相连，所述负载R的另一端J点通过第三接触器K3与第五开关管组中点e相连。
2.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉高频加热电源逆变主电路，其特征在于所述的开关管是由于IGBT与二极管并接而成。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103647460A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-19 | 内蒙古神舟硅业有限责任公司 | 一种还原炉中频加热电源的实现方法 |
| CN104714443A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-06-17 | 北京京仪椿树整流器有限责任公司 | 一种多晶硅还原调功电源及其电气控制系统 |
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- 2013-01-10 CN CN 201320010517 patent/CN203071834U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN103647460B (zh) * | 2013-12-20 | 2016-09-07 | 内蒙古神舟硅业有限责任公司 | 一种还原炉中频加热电源的实现方法 |
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| CN104714443B (zh) * | 2014-12-30 | 2017-08-15 | 北京京仪椿树整流器有限责任公司 | 一种多晶硅还原调功电源及其电气控制系统 |
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