CN204947904U - 一种负载多状态组合调压供电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种负载多状态组合调压供电电路，其包括一变压器、一开关元件、至少两个负载以及至少N+1且至多2N-1个的调压组件，其中，变压器具有N个抽头，并且N≥2；负载全部串联在一起并且每个负载的电阻大小与其工作的时间呈负相关，位于最首的负载分别通过N个调压组件与变压器的N个抽头连接，位于最末的负载分别与其余的调压组件连接，并以抽头比由小至大的顺序，通过调压组件逐一地与变压器的抽头连接；开关元件其一端与变压器的零电位端连接，其另一端连接在任意相邻的两个负载之间，用于切换负载的参考电位。本实用新型采用调压组件不同工作状态的组合来切换负载端的连接状态，减少器件，简化电路，节约成本，提升了供电质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种供电电路，特别涉及一种负载多状态组合调压供电电路，主要用于工业生产过程中，为变化的负载供电。
背景技术
在光伏、电子、微电子产业中，多晶硅是其主要原材料。多晶硅是以金属硅为原料，经一系列的物理、化学反应提纯的高纯硅。由于改良西门子工艺能够兼容电子级和太阳能级多晶硅的生产，以其技术成熟、适合产业化生产等特点，是目前多晶硅生产普遍采用的首选工艺，该生产工艺需要大功率电源加热恒温控制多晶硅棒。
多晶硅在整个生产过程中等效为阻抗变化很大的负载组，电压范围从2000V/m变化至10V/m，电流范围从0～3000A，整个过程电压、电流变化范围大，对电气系统匹配提出较高要求，目前分为两段处理，2000V/m～100V/m电压高电流较小，由高压电源装置处理；200V/m～10V/m电压相对低电流较大，由中低压电源装置处理。因此，在初期阶段，即电压高电流较小时，负载并联接入供电电路的高压电源装置，在下一阶段，即电压相对低电流较大，负载串联接入供电电路的中低压电源装置。
其中，如申请号为200910058454.3的实用新型专利公开的一种多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路，其采用开关结合电抗器实现对负载的串并联变化，并通过受触发控制系统控制的晶闸管，来完成负载的电压由高到低的变化，并联回路晶闸管和串联回路晶闸管不同工作，结构复杂，器件利用率低。再如申请号为201120238067.0的实用新型专利公开的一种变化负载的串并联供电电路，其仍是通过开关来实现对负载的串并联变化，并利用多个晶闸管构成2个并联功率调节回路，相当于申请号为200910058454.3的实用新型专利的组合电路。但由于二者并联时均是涉及由电抗进行均流调压，由于其电抗器的存在就决定了系统在第一状态(S1)工作时，第一支路负载和第二支路负载必须是相等的，如果两支路负载相差过大，则调压将会失效。
实用新型内容
为解决上述的技术问题，本实用新型提供一种负载多状态组合调压供电电路，其包括一变压器、一开关元件、至少两个负载以及至少N+1且至多2N-1个的调压组件，其中，所述变压器具有N个抽头，并且N≥2；
所述负载全部串联在一起并且每个所述负载的电阻大小与其工作的时间呈负相关，位于最首的所述负载分别通过N个所述调压组件与所述变压器的N个抽头连接，位于最末的所述负载分别与其余的所述调压组件连接，并以抽头比由小至大的顺序，通过所述调压组件逐一地与所述变压器的抽头连接；
所述开关元件其一端与所述变压器的零电位端连接，其另一端连接在任意相邻的两个所述负载之间，用于切换负载的参考电位。
根据一种具体的实施方式，所述变压器为单相变压器或三相变压器。
根据一种具体的实施方式，所述调压组件为晶闸管或IGBT。
根据一种具体的实施方式，所述开关元件为晶闸管或IGBT或可控触点开关。
本实用新型的有益效果在于：本发明的电路采用晶闸管调压组件不同工作状态的组合，来切换负载端的不同接法，减少器件，简化电路，节约成本，提升了供电质量。
附图说明
图1为本实用新型负载多状态组合调压供电电路的实施结构图；
图2为本实用新型负载多状态组合调压供电方法的第一阶段的电流流向示意图；
图3为本实用新型负载多状态组合调压供电方法的第二阶段的电流流向示意图。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
本实用新型的负载多状态组合调压供电电路，其包括一个变压器、一个开关元件、至少两个负载以及至少N+1且至多2N-1个的调压组件，其中，变压器具有N个抽头，并且N≥2。
结合图1所示的本实用新型负载多状态组合调压供电电路；其中，变压器具有5个抽头，即N＝5，6个负载分别为R1、R2、R3、R4、R5和R6，8个调压组件分别为D1～D8，并且调压组件D1～D8和开关元件D0均为晶闸管。
负载R1、R2、R3、R4、R5和R6全部串联在一起，并且每个负载的电阻大小与其工作的时间呈负相关。
位于最首的负载R1分别与调压组件D1～D5连接，并以抽头比由小至大的顺序，通过调压组件D1～D5逐一地与变压器的抽头连接。位于最末的负载R6分别与其余的调压组件D6～D8连接，并以抽头比由小至大的顺序，通过调压组件D6～D8逐一地与变压器的抽头连接。
开关元件D0的一端与变压器的零电位端连接，其另一端连接在任意相邻的两个负载间，用于切换负载的参考电位。在图1中，开关元件D0设置在R4和R5之间。
本实用新型中，变压器可以是单相变压器或三相变压器，调压组件可选用晶闸管或IGBT，开关元件可选用晶闸管或IGBT或可控触点开关。
本实用新型还提供一种基于上述的负载多状态组合调压供电电路的供电方法，其中本实用新型中的供电方法具有两个阶段，即第一阶段S1和第二阶段S2。
其中，与位于最首的负载R1连接的调压组件D1～D5只工作在移相导通或完全截止两种工作状态。在与位于最末的负载R6连接的调压组件之中，至少有一个调压组件具有移相导通、完全导通和完全截止三种工作状态，以及至少有一个调压组件只工作在移相导通或完全截止两种工作状态。开关元件为晶闸管或IGBT，则其只工作在完全导通或完全截止两种工作状态。
具体的，由于交流电一般为正弦波形，正半周占180度，负半周占180度。通过控制晶闸管并且当交流电流经过该晶闸管时，使其在交流电的0－180度的任一角度处开始导通。例如当正半周加到可控硅的阳极，在交流电电流角度为30度时，对晶闸管的控制极加一触发脉冲，则晶闸管只能通过余下的150度的电流，从而实现输出电压连续可变。
结合图2所示的本实用新型负载多状态组合调压供电方法的第一阶段的电流流向示意图；其中，第一阶段S1：变压器开启供电的同时闭合开关元件D0，第一支路电流分别经过与位于最首的负载R1连接的调压组件D1～D5后，流入位于最首的负载R1。第二支路电流经过与位于最末的负载R6连接的调压组件D6～D8后，流入位于最末的负载R6，并且第一支路电流与第二分支路电流汇流后经开关元件D0流回变压器的零电位端。
其中，调压组件D1～D5的导通角度根据负载R1～R4的需求移相叠层而工作，晶闸管组件D6～D8的导通角度根据负载R5和R6的需求移相叠层而工作，第一支路电流经晶闸管组件D1～D5叠层后，再流过R1、R2、R3、R4、D0最后回到变压器，第二支路电流经流入晶闸管组件D6～D8叠层后，再流过R6、R5、D0最后回到变压器,达到了负载R1～R4组成的一部分与负载R5和负载R6组成的另一部分独立运行的目的。
结合图3所示的本实用新型负载多状态组合调压供电方法的第二阶段的电流流向示意图；其中，第二阶段S2：当位于最首的负载R1至开关元件D0之间的电压达到第一阈值，即负载R1～R4的串联电阻达到第一阈值时，且当位于最末的负载R6至开关元件D0之间的串联电阻达到第二阈值，即负载R5和负载R6的电压达到第二阈值时，则关闭开关元件D0。
关闭开关元件D0后，电流流入与位于最首的负载R1连接的调压组件D2～D5叠层后，再流入位于最首的负载R1，并从位于最末的负载R6流出后，在流入与位于最末的负载R6连接的调压组件D6，经过调压组件D6流回变压器。
其中，首先使开关元件D0处于完全截止的工作状态，使调压组件D1、D7、D8处于完全截止的工作状态，调压组件D4和D5处于移相叠层导通的工作状态，调压组件D6处于完全导通的工作状态，下一步当负载R1～R6的电阻进一步下降，则使调压组件D3和D4处于移相叠层导通的工作状态,再下一步当负载R1～R6的电阻又进一步下降，则使调压组件D2和D3处于移相叠层导通的工作状态。在上述过程中，可根据负载R1～R6的电阻大小以及最终的状态，相应的调整调压组件D2～D5的导通角而进行移相叠层工作,电流由调压组件D2～D5流出经过负载R1、R2、R3、R4、R5、R6、D6最后，再经过D6回到变压器T1,达到了负载R1～R4组成的一部分与负载R5和负载R6组成的另一部分串联运行的目的。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种负载多状态组合调压供电电路，其特征在于，包括一变压器、一开关元件、至少两个负载以及至少N+1且至多2N-1个的调压组件，其中，所述变压器具有N个抽头，并且N≥2；
所述负载全部串联在一起并且每个所述负载的电阻大小与其工作的时间呈负相关，位于最首的所述负载分别通过N个所述调压组件与所述变压器的N个抽头连接，位于最末的所述负载分别与其余的所述调压组件连接，并以抽头比由小至大的顺序，通过所述调压组件逐一地与所述变压器的抽头连接；
所述开关元件其一端与所述变压器的零电位端连接，其另一端连接在任意相邻的两个所述负载之间，用于切换负载的参考电位。
2.如权利要求1所描述所述的负载多状态组合调压供电电路，其特征在于，所述变压器为单相变压器或三相变压器。
3.如权利要求1所描述所述的负载多状态组合调压供电电路，其特征在于，所述调压组件为晶闸管或IGBT。
4.如权利要求1所描述所述的负载多状态组合调压供电电路，其特征在于，所述开关元件为晶闸管或IGBT或可控触点开关。
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| CN201520772957.8U CN204947904U (zh) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | 一种负载多状态组合调压供电电路 |
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| CN105141141A (zh) * | 2015-09-30 | 2015-12-09 | 四川英杰电气股份有限公司 | 一种负载多状态组合调压供电电路及其供电方法 |
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