專利名稱：一種多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多晶硅還原電源，尤其是涉及一種多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián) 的控制回路。
背景技術(shù)：
多晶硅是信息和太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)最基礎(chǔ)的原材料。多晶硅還原爐是多晶硅生產(chǎn) 過程中非常重要的技術(shù)設(shè)備，它完成從三氯氫硅到多晶硅的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)。多
晶還原在生產(chǎn)方式上有9對(duì)棒、12對(duì)棒、18對(duì)棒、24對(duì)棒和36對(duì)棒。
多晶硅還原電源的作用就是在整個(gè)生產(chǎn)過程中，提供合適的電壓、電流， 使硅棒表面溫度保持在硅棒生長(zhǎng)需要的值。
在多晶硅還原初期，硅棒(硅棒)直徑較小，電阻值較大，要求提供較高 的電壓以滿足硅棒生長(zhǎng)的電流要求。隨著硅棒的生長(zhǎng)，其直徑逐漸增大，電阻 值逐漸減小，電壓減小電流增大。
在還原生產(chǎn)過程中，由于硅棒電阻變化非常大，電壓、電流變化范圍特別 寬，為降低使用電壓等級(jí)、提高設(shè)備利用率，采用了硅棒串并聯(lián)技術(shù)。在運(yùn)行 初期，電壓要求高，硅棒并聯(lián)接入，當(dāng)硅棒生長(zhǎng)到一定程度自動(dòng)切換到串聯(lián)運(yùn) 行模式。但目前硅棒生長(zhǎng)采用的控制回路較為復(fù)雜。
另外，在還原生長(zhǎng)的過程中，硅棒電阻發(fā)生非常大的變化，需求功率大，電 壓、電流變化范圍寬。針對(duì)這些問題，目前采用了變壓器多抽頭、多級(jí)電壓工作， 晶閘管疊層控制技術(shù)和硅棒的串并聯(lián)技術(shù)。
采用A、 B兩組觸發(fā)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)硅棒的串并聯(lián)，以變壓器4抽頭，12對(duì)棒 還原爐為例，其一相控制回路如圖2所示，三相控制回路如圖l所示。
1、 并聯(lián)
當(dāng)切換到還原電源運(yùn)行時(shí)，對(duì)于12對(duì)棒還原爐，如4對(duì)棒直接串聯(lián)，要求有較高 的電壓才能保持硅棒繼續(xù)維持工作，要求變壓器有更多抽頭及晶閘管有更高耐 壓，這樣是不經(jīng)濟(jì)和不科學(xué)的，所以在運(yùn)行初期采用并聯(lián)的方式，滿足硅棒生 長(zhǎng)的電壓要求，此時(shí)，B組觸發(fā)控制系統(tǒng)運(yùn)行，V15、 V16、 V17、 V18工作，RM 與RN并聯(lián)，如圖3所示。
2、 串聯(lián)
當(dāng)硅棒生長(zhǎng)到一定程度，U4的電壓能夠滿足4對(duì)棒串聯(lián)工作時(shí)，自動(dòng)切換到串聯(lián) 工作模式。此時(shí)，A組觸發(fā)控制系統(tǒng)運(yùn)行，Vll、 V12、 V13、 V14工作，RM、 RN串 聯(lián)，如圖4所示。
上述圖3、圖4所示的控制回路實(shí)現(xiàn)了串并聯(lián)技術(shù)，解決了電壓、電流變化范圍寬的問題；使用疊層控制解決了諧波污染的問題，但是上述控制回路必須使 用多組疊層控制，至少有兩組控制系統(tǒng)，控制相對(duì)復(fù)雜；電路繁雜，維護(hù)不方 便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種控制簡(jiǎn)單，使用器件少的一種多晶硅還原電源硅 棒并串聯(lián)的控制回路。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種多晶硅還原電源硅棒 并串聯(lián)的控制回路，變壓器的副邊有多組抽頭，每個(gè)抽頭與晶閘管的一頭串聯(lián)， 所有晶閘管的另一頭并聯(lián)后分別與第一開關(guān)、第二開關(guān)連接，第一開關(guān)和第二 開關(guān)之間連接有第一組負(fù)載，第一開關(guān)經(jīng)第三開關(guān)與第四開關(guān)連接，第四開關(guān) 與第二開關(guān)之間連接有第二組負(fù)載。
所述變壓器副邊抽頭為4組或3組或2組。
所述第二開關(guān)與晶閘管以及第三開關(guān)與第四開關(guān)之間連接有第二變壓器。 所述第一組負(fù)載和第二組負(fù)載均由單對(duì)硅棒或多對(duì)硅棒串聯(lián)組成。 所述變壓器副邊多組抽頭串接的晶閘管分別與1組觸發(fā)控制系統(tǒng)連接，均
由l組觸發(fā)控制系統(tǒng)控制。
本發(fā)明控制回路采用變壓器任意抽頭，多級(jí)電壓工作，硅棒串并聯(lián)方式，
硅棒串并聯(lián)的自動(dòng)切換由開關(guān)控制。
所述硅棒串并聯(lián)的自動(dòng)切換完全由第一、第二、第三、第四開關(guān)控制，當(dāng)
切換到還原電源運(yùn)行時(shí)，第二、第三、第四開關(guān)閉合，第一組負(fù)載中的硅棒與
第二組負(fù)載中的硅棒并聯(lián)運(yùn)行，自動(dòng)平衡支路電流；當(dāng)硅棒生長(zhǎng)到一定程度， 電壓能夠滿足硅棒串聯(lián)工作時(shí)，第一、第四開關(guān)閉合，此時(shí)，第一組和第二組 中的硅棒自動(dòng)切換到串聯(lián)運(yùn)行模式。
本發(fā)明的有益效果是采用變壓器任意抽頭，串并聯(lián)自動(dòng)切換由開關(guān)控制， 在解決了功率因素及諧波等問題的基礎(chǔ)上，還具有以下效果1、電路更清晰明
了，易于維護(hù)；2、由于器件減少，控制系統(tǒng)為一組，因此易于控制，出現(xiàn)故障 幾率減小，控制簡(jiǎn)單；3、節(jié)約功率器件(晶閘管)，以前為8組，本發(fā)明只需 要4組。


圖1是現(xiàn)有多晶硅還原電源電路圖2是構(gòu)成現(xiàn)有多晶硅還原電源的一相控制回路電路圖3是構(gòu)成現(xiàn)有多晶硅還原電源的一相控制回路電路圖，其中第一組負(fù)載和
第二組負(fù)載并聯(lián)運(yùn)行電路圖4是構(gòu)成現(xiàn)有多晶硅還原電源的一相控制回路電路圖，其中第一組負(fù)載和第二組負(fù)載串聯(lián)運(yùn)行電路圖5為本發(fā)明控制回路電路圖，它是一相控制回路，多晶硅還原電源由三組 完全相同的本發(fā)明控制回路構(gòu)成，圖1以變壓器4抽頭為例；
圖6為本發(fā)明控制回路增加了第二變壓器后的控制回路圖，它仍以變壓器4 抽頭為例；
圖7為本發(fā)明控制回路增加了第二變壓器后的控制回路圖，它仍以變壓器4 抽頭為例，其中第一組負(fù)載和第二組負(fù)載并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的電路圖8為本發(fā)明控制回路增加了第二變壓器后的控制回路圖，它仍以變壓器4 抽頭為例，其中第一組負(fù)載和第二組負(fù)載串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的電路圖9是由三組完全相同的本發(fā)明控制回路構(gòu)成多晶硅還原電源的電路圖io是本發(fā)明控制回路增加了第二變壓器后的控制回路圖，它是以變壓器
2抽頭為例；
圖11是本發(fā)明控制回路增加了第二變壓器后的控制回路圖，它是以變壓器 3抽頭為例；
圖12是本發(fā)明控制回路增加了第二變壓器后的控制回路圖，它是以變壓器 4抽頭為例，硅棒負(fù)載RM、 RN可以由單對(duì)硅棒或多對(duì)硅棒串聯(lián)組成。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明一種多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路采用變壓器任意抽頭， 多級(jí)電壓工作，硅棒串并聯(lián)技術(shù)，但是硅棒串并聯(lián)的自動(dòng)切換完全由開關(guān)控制。 實(shí)施例l:
本實(shí)施例1以變壓器4抽頭為例，其一相控制回路如圖5所示。 本實(shí)施例1 一種多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路，變壓器T的副邊 有4組抽頭(Ul、 U2、 U3、 U4)， 4個(gè)抽頭分別串聯(lián)有一只晶閘管，每只晶閘管 的一頭都串聯(lián)在抽頭上，所有晶閘管的另一頭并聯(lián)后分別與第一開關(guān)Kl、第二 開關(guān)K2的一端連接，第一開關(guān)Kl和第二開關(guān)K2的另一端之間連接有第一組負(fù) 載RM，第一開關(guān)K1的另一端還經(jīng)第三開關(guān)K3與第四開關(guān)K4的一端連接，第四 開關(guān)K4的另一端與第二開關(guān)K2的另一端之間連接有第二組負(fù)載RN。本實(shí)施例 1中的四只晶閘管分別與1組觸發(fā)控制系統(tǒng)連接，均由1組觸發(fā)控制系統(tǒng)控制。 本實(shí)施例1中的變壓器T副邊抽頭也可以為2組或3組。 如為2組抽頭，就只有U1、 U2;如為3組抽頭，就只有U1、 U2、 U3。 本實(shí)施例1中的第一組負(fù)載RM和第二組負(fù)載RN可以由單對(duì)硅棒或多對(duì)硅 棒串聯(lián)組成。
如為6對(duì)硅棒，那么本發(fā)明中的第一組負(fù)載RM由單對(duì)硅棒Rl組成，第二 組負(fù)載RN由單對(duì)硅棒R2組成，Rl、 R2分別為硅棒，由于一相有2對(duì)硅棒，三相就有6對(duì)硅棒。
如為12對(duì)硅棒，那么本發(fā)明中的第一組負(fù)載RM由Rl和R2組成，第二組 負(fù)載RN由R3和R4組成，Rl、 R2、 R3、 R4分別為硅棒；由于一相有4對(duì)硅棒， 三相就有12對(duì)硅棒。
如為18對(duì)硅棒，那么本發(fā)明中的第一組負(fù)載RM由R1、 R2、 R3組成，第二 組負(fù)載脂由R4、 R5、 R6組成，Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6分別為硅棒；由于一 相有6對(duì)硅棒，三相就有18對(duì)硅棒。
如為18對(duì)硅棒，那么本發(fā)明中的第一組負(fù)載RM由R1、 R2、 R3組成，第二 組負(fù)載RN由R4、 R5、 R6組成，Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6分別為硅棒；由于一 相有6對(duì)硅棒，三相就有18對(duì)硅棒。
如為24對(duì)硅棒，那么本發(fā)明中的第一組負(fù)載RM由R1、 R2、 R3、 R4組成， 第二組負(fù)載RN由R5、 R6、 R7、 R8組成，Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7、 R8分 別為硅棒；由于一相有8對(duì)硅棒，三相就有24對(duì)硅棒。
本實(shí)施例1中的多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路主要由一組觸發(fā)控 制系統(tǒng)KTY1S-HY、變壓器T，四個(gè)晶閘管V4、 V3、 V2、 VI，四個(gè)開關(guān)Kl、 K2、 K3、 K4構(gòu)成，其中變壓器4抽頭U4、 U3、 U2、 Ul分別與晶閘管V4、 V3、 V2、 Vl的一端連接，晶閘管V4、 V3、 V2、 VI的另一端并聯(lián)后分別與開關(guān)K1、 K2連 接，開關(guān)K1經(jīng)開關(guān)K3與開關(guān)K4連接，在開關(guān)K2與K1之間連接串聯(lián)連接有第 一組負(fù)載RM，在開關(guān)K2與K4之間串聯(lián)連接有第二組負(fù)載RN。晶閘管V4、 V3、 V2、 V1分別與觸發(fā)控制系統(tǒng)KTY1S-HY連接。
當(dāng)切換到還原電源運(yùn)行時(shí)，開關(guān)K2，K3，K4閉合，RM與RN并聯(lián)運(yùn)行，自動(dòng) 平衡支路電流，如圖5所示。
當(dāng)硅棒生長(zhǎng)到一定程度，U4的電壓能夠滿足第一組負(fù)載和第二組負(fù)載串聯(lián) 工作時(shí)，開關(guān)(K1,K4)閉合，此時(shí)，RM、 RN自動(dòng)切換到串聯(lián)運(yùn)行模式。
實(shí)施例2
本實(shí)施例2以以變壓器4抽頭為例，其一相控制回路如圖6所示。本實(shí)施 例2是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上增加了變壓器T2，增加變壓器T2會(huì)使電源系統(tǒng)的工 作效果更好。
本實(shí)施例2 —種多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路，變壓器T的副邊 有4組抽頭(Ul、 U2、 U3、 U4)， 4個(gè)抽頭分別串聯(lián)有一只晶閘管，每只晶閘管 的一頭都串聯(lián)在抽頭上，所有晶閘管的另一頭并聯(lián)后分別與第一開關(guān)Kl、第二 開關(guān)K2的一端連接，第一開關(guān)Kl和第二開關(guān)K2的另一端之間連接有第一組負(fù) 載RM，第一開關(guān)K1的另一端還經(jīng)第三開關(guān)K3與第四開關(guān)K4的一端連接，第四 開關(guān)K4的另一端與第二開關(guān)K2的另一端之間連接有第二組負(fù)載RN，在第二開關(guān)
6K2與晶閘管V2以及第三開關(guān)K3與第四開關(guān)K4之間連接有第二變壓器T2。本 實(shí)施例2中的四只晶閘管分別與1組觸發(fā)控制系統(tǒng)連接，均由1組觸發(fā)控制系 統(tǒng)控制。
本實(shí)施例2中的變壓器T副邊抽頭也可以為2組抽頭(如圖IO所示)，如為 2組抽頭，就只有U1、 U2。
本實(shí)施例2中的變壓器T副邊抽頭也可以為3組抽頭(如圖11所示)，如 為3組抽頭，就只有U1、 U2、 U3。
本實(shí)施例1中的第一組負(fù)載RM和第二組負(fù)載RN可以由單對(duì)硅棒或多對(duì)硅 棒串聯(lián)組成(如圖12所示)
如為6對(duì)硅棒，那么本發(fā)明中的第一組負(fù)載RM由單對(duì)硅棒Rl組成，第二 組負(fù)載RN由單對(duì)硅棒R2組成，Rl、 R2分別為硅棒，由于一相有2對(duì)硅棒，三 相就有6對(duì)硅棒。
如為12對(duì)硅棒，那么本發(fā)明中的第一組負(fù)載RM由Rl和R2組成，第二組 負(fù)載RN由R3和R4組成，Rl、 R2、 R3、 R4分別為硅棒；由于一相有4對(duì)硅棒， 三相就有12對(duì)硅棒。
如為18對(duì)硅棒，那么本發(fā)明中的第一組負(fù)載RM由R1、 R2、 R3組成，第二 組負(fù)載RN由R4、 R5、 R6組成，Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6分別為硅棒；由于一 相有6對(duì)硅棒，三相就有18對(duì)硅棒。
如為18對(duì)硅棒，那么本發(fā)明中的第一組負(fù)載RM由R1、 R2、 R3組成，第二 組負(fù)載RN由R4、 R5、 R6組成，Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6分別為硅棒；由于一 相有6對(duì)硅棒，三相就有18對(duì)硅棒。
如為24對(duì)硅棒，那么本發(fā)明中的第一組負(fù)載RM由R1、 R2、 R3、 R4組成， 第二組負(fù)載RN由R5、 R6、 R7、 R8組成，Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7、 R8分 別為硅棒；由于一相有8對(duì)硅棒，三相就有24對(duì)硅棒。
本實(shí)施例2中的多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路主要由一組觸發(fā)控 制系統(tǒng)KTY1S-HY、變壓器T、變壓器T2，四個(gè)晶閘管V4、 V3、 V2、 VI，四個(gè)開 關(guān)K1、 K2、 K3、 K4構(gòu)成，其中變壓器4抽頭U4、 U3、 U2、 U1分別與晶閘管V4、 V3、 V2、 VI的一端連接，晶閘管V4、 V3、 V2、 VI的另一端并聯(lián)后分別與開關(guān) Kl、 K2連接，開關(guān)Kl經(jīng)開關(guān)K3與開關(guān)K4連接，在開關(guān)K2與Kl之間連接串聯(lián) 連接有第一組負(fù)載RM，在開關(guān)K2與K4之間串聯(lián)連接有第二組負(fù)載RN，在第二 開關(guān)K2與晶閘管V2以及第三開關(guān)K3與第四開關(guān)K4之間連接有第二變壓器T2。 晶閘管V4、 V3、 V2、 V1分別與觸發(fā)控制系統(tǒng)KTY1S-HY連接。
當(dāng)切換到還原電源運(yùn)行時(shí)，開關(guān)K2， K3， K4閉合，RM與RN并聯(lián)運(yùn)行，自動(dòng) 平衡支路電流，如圖7所示。當(dāng)硅棒生長(zhǎng)到一定程度，U4的電壓能夠滿足第一負(fù)載和第二負(fù)載串聯(lián)工作
時(shí)，開關(guān)(K1，K4)閉合，此時(shí)，RM、 RN自動(dòng)切換到串聯(lián)運(yùn)行模式，如圖8所示。
權(quán)利要求
1、一種多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路，其特征在于變壓器(T)的副邊有多組抽頭，每個(gè)抽頭與晶閘管的一頭串聯(lián)，所有晶閘管的另一頭并聯(lián)后分別與第一開關(guān)(K1)、第二開關(guān)(K2)連接，第一開關(guān)(K1)和第二開關(guān)(K2)之間連接有第一組負(fù)載(RM)，第一開關(guān)(K1)經(jīng)第三開關(guān)(K3)與第四開關(guān)(K4)連接，第四開關(guān)(K4)與第二開關(guān)(K2)之間連接有第二組負(fù)載(RN)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路，其特征 在于所述變壓器(T)副邊抽頭為4組或3組或2組。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路，其特征 在于所述第二開關(guān)(K2)與晶閘管以及第三開關(guān)(K3)與第四開關(guān)(K4)之間連接 有第二變壓器(T2)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路，其特征 在于所述第一組負(fù)載(RM)和第二組負(fù)載(RN)均由單對(duì)硅棒或多對(duì)硅棒串聯(lián)組 成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路，其 特征在于所述變壓器(T)副邊多組抽頭串接的晶閘管分別與l組觸發(fā)控制系 統(tǒng)連接，均由l組觸發(fā)控制系統(tǒng)控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路，其特征在于變壓器(T)的副邊有多組抽頭，每個(gè)抽頭與晶閘管的一頭串聯(lián)，所有晶閘管的另一頭并聯(lián)后分別與第一開關(guān)(K1)、第二開關(guān)(K2)連接，第一開關(guān)(K1)和第二開關(guān)(K2)之間連接有第一組負(fù)載(RM)，第一開關(guān)(K1)經(jīng)第三開關(guān)(K3)與第四開關(guān)(K4)連接，第四開關(guān)(K4)與第二開關(guān)(K2)之間連接有第二組負(fù)載(RN)。本發(fā)明采用變壓器任意抽頭，串并聯(lián)自動(dòng)切換由開關(guān)控制，在解決了功率因素及諧波等問題的基礎(chǔ)上，還具有以下效果1.電路更清晰明了，易于維護(hù)；2.易于控制，出現(xiàn)故障幾率減小；3.節(jié)約功率器件(晶閘管)。
文檔編號(hào)G05F1/10GK101498945SQ20091005845
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者周英懷, 鄧長(zhǎng)春, 陳毅松 申請(qǐng)人:四川英杰電氣有限公司