專利名稱：一種太陽能硅片線切割機(jī)專用電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能硅片線切割機(jī)專用電源，特別是一種具有節(jié)能以及保護(hù)后端設(shè)備功能的工業(yè)電源。
背景技術(shù)：
隨著世界各國對(duì)于節(jié)能減排要求的提出，太陽能自然成為可再生能源的首選。 太陽能光伏發(fā)電為現(xiàn)在利用太陽能發(fā)電的主要形式，而負(fù)責(zé)太陽能變換為電能的主要器件——多晶硅板自然變得供不應(yīng)求。然而，我國眾多的多晶硅硅片生產(chǎn)企業(yè)均采用進(jìn)口的線切割設(shè)備來對(duì)硅錠進(jìn)行切割。然而，由于硅片切割設(shè)備本身屬于一種特殊的電機(jī)設(shè)備，直接接在電網(wǎng)上使用，容易對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，生產(chǎn)硅片的單位會(huì)遭到供電部門的罰款。有的廠商通過普通的變頻器或者不間斷電源來進(jìn)行隔離，雖然一定程度上減小了設(shè)備對(duì)于電網(wǎng)的污染，可是由于變頻器適用于常規(guī)的電機(jī)負(fù)載，以及不間斷電源多用于靜態(tài)的用電設(shè)備，往往造成這類電源設(shè)備頻繁損壞，以及線切割設(shè)備造成高強(qiáng)度的切割線材的斷裂，耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行更換。因此，一種能夠完全適應(yīng)太陽能硅片切割設(shè)備的工業(yè)電源產(chǎn)品成為當(dāng)前太陽能行業(yè)所迫切需要的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種太陽能硅片線切割機(jī)專用電源，既解決當(dāng)前的所存在的污染電網(wǎng)問題，又能解決損壞切割機(jī)設(shè)備和維護(hù)頻繁等一系列問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案本實(shí)用新型的太陽能硅片線切割機(jī)專用電源包括市電供電部分、三相全橋整流電路、自適應(yīng)逆變器、蓄電池，其市電供電部分包括交流電源 V和與交流電源 V連接的第一可控硅開關(guān)電路KGl ；三相全橋整流電路的輸出與自適應(yīng)逆變器連接，自適應(yīng)逆變器的輸出與第二可控硅開關(guān)電路KG2連接；第一可控硅開關(guān)電路KGl和第二可控硅開關(guān)電路KG2共同與電源輸出端連接；蓄電池通過互鎖轉(zhuǎn)換開關(guān)分別與三相全橋整流電路的輸出和自適應(yīng)逆變器的輸入端連接；后級(jí)監(jiān)控模塊的輸出與第一可控硅開關(guān)電路KG1、第二可控硅開關(guān)電路KG2和自適應(yīng)逆變器的控制端連接；前級(jí)監(jiān)控模塊的輸出與互鎖轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制端連接；后級(jí)監(jiān)控模塊的輸入端與采集負(fù)載電流的互感器和自適應(yīng)逆變器的信號(hào)端連接；前級(jí)監(jiān)控模塊的輸入端采集市電供電交流電源信號(hào)。所述的太陽能硅片線切割機(jī)專用電源，在自適應(yīng)逆變器的輸入端設(shè)置母線吸收單元，前級(jí)監(jiān)控模塊的輸出與母線吸收單元的控制端連接。所述的母線吸收單元包括一個(gè)mos管與電阻R串聯(lián)后并連在三相全橋整流電路的輸出端，mos管的柵極與前級(jí)監(jiān)控模塊的輸出端連接。所述的三相全橋整流電路的輸出并聯(lián)濾波電容C。所述的太陽能硅片線切割機(jī)專用電源，在蓄電池的正極上串聯(lián)電源接入緩沖單元，電源接入緩沖單元的另一端與濾波電容C的正極相連，電源接入緩沖單元由二極管D與電阻R2串聯(lián)后與接觸器常開觸點(diǎn)JK并聯(lián)。[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)第一，由于該專用的電源是真正的在線式雙變換輸出，所以保證了輸出電壓的穩(wěn)定，大大滿足了線切割機(jī)對(duì)輸入電源穩(wěn)定度的需求。第二，該專用的電源引入了蓄電池做后備電源，并時(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)電壓，這樣保證了當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障中斷時(shí)，線切割機(jī)的工作不受影響。第三，線切割機(jī)型的這種負(fù)載是沖擊型的負(fù)載，并且這個(gè)沖擊在一個(gè)市電周期內(nèi)是反復(fù)進(jìn)行的，這樣極易對(duì)供電設(shè)備造成電源反灌。我們的太陽能硅片線切割機(jī)專用電源在設(shè)計(jì)上加入了母線吸收單元，很好的解決了電源反灌的問題，保證整個(gè)系統(tǒng)更加安全可靠的運(yùn)行。

圖1是本實(shí)用新型的總體原理框圖。圖2是母線吸收單元和電源接入緩沖單元原理圖。
具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型的總體原理框圖本實(shí)用新型的太陽能硅片線切割機(jī)專用電源包括市電供電部分、三相全橋整流電路、自適應(yīng)逆變器、蓄電池，市電供電部分包括交流電源 V和與交流電源 V連接的第一可控硅開關(guān)電路KGl ；三相全橋整流電路的輸出與自適應(yīng)逆變器連接，自適應(yīng)逆變器的輸出與第二可控硅開關(guān)電路KG2連接；第一可控硅開關(guān)電路KGl和第二可控硅開關(guān)電路KG2共同與電源輸出端連接；蓄電池通過互鎖轉(zhuǎn)換開關(guān)分別與三相全橋整流電路的輸出和自適應(yīng)逆變器的輸入端連接；后級(jí)監(jiān)控模塊的輸出與第一可控硅開關(guān)電路KG1、第二可控硅開關(guān)電路KG2和自適應(yīng)逆變器的控制端連接；前級(jí)監(jiān)控模塊的輸出與互鎖轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制端連接，前級(jí)監(jiān)控模塊的輸出同時(shí)還與電池接入緩沖單元中接觸器控制極相連。在自適應(yīng)逆變器的輸入端設(shè)置母線吸收單元，前級(jí)監(jiān)控模塊的輸出與母線吸收單元的控制端連接。后級(jí)監(jiān)控模塊的輸入端采集負(fù)載電流和自適應(yīng)逆變器的信號(hào)；前級(jí)監(jiān)控模塊的輸入端采集市電供電交流電源信號(hào)。圖2是母線吸收單元和電源接入緩沖單元原理圖所述的母線吸收單元包括一個(gè)mos管與電阻R串聯(lián)后并連在三相全橋整流電路的輸出端，mos管的柵極與前級(jí)監(jiān)控模塊的輸出端連接。三相全橋整流電路的輸出并聯(lián)濾波電容C。在濾波電容C上并聯(lián)電源接入緩沖單兀。電源接入緩沖單元由二極管D與電阻R2串聯(lián)后與接觸器常開觸點(diǎn)JK并聯(lián)。工作原理(一)當(dāng)市電正常時(shí)，其后級(jí)監(jiān)控模塊采樣負(fù)載電流和自適應(yīng)逆變器工作信號(hào)當(dāng)兩者都正常時(shí)，后級(jí)監(jiān)控模塊的輸出控制第一可控硅開關(guān)電路KGl關(guān)閉，第二可控硅開關(guān)電路KG2和自適應(yīng)逆變器工作；同時(shí)，前級(jí)監(jiān)控模塊采樣輸入的三相電壓值，當(dāng)市電正常時(shí)，三相交流電通過三相全橋整流電路、自適應(yīng)逆變器、第二可控硅開關(guān)電路KG2為硅片線切割機(jī)供電；前級(jí)監(jiān)控模塊同時(shí)控制互鎖轉(zhuǎn)換開關(guān)使三相全橋整流電路輸出端與蓄電池連接，對(duì)蓄電池充電。(二)當(dāng)市電異常時(shí)，前級(jí)監(jiān)控模塊采樣輸入的三相電壓值無輸入，前級(jí)監(jiān)控模塊控制互鎖轉(zhuǎn)換開關(guān)使三相全橋整流電路輸出端與蓄電池?cái)嚅_，蓄電池與自適應(yīng)逆變器連通，通過蓄電池、自適應(yīng)逆變器、第二可控硅開關(guān)電路KG2為硅片線切割機(jī)供電。(三)當(dāng)負(fù)載電流和自適應(yīng)逆變器異常時(shí)，后級(jí)監(jiān)控模塊的輸出控制第一可控硅開關(guān)電路KGl導(dǎo)通，第二可控硅開關(guān)電路KG2和自適應(yīng)逆變器關(guān)閉，由三相交流電 V直接為硅片線切割機(jī)供電。濾波電容C的作用由于該專用電源輸出功率較大，一般在三相全橋整流電路輸出端并聯(lián)較大容值C，進(jìn)行直流濾波。電源接入緩沖單元的作用由于電容C是直流鋁電解電容，如果不對(duì)該直流鋁電解電容進(jìn)行緩啟動(dòng)處理就會(huì)造成電池輸入時(shí)產(chǎn)生較大的瞬間輸入尖峰電流，引起輸入空開跳閘或輸入保險(xiǎn)絲熔斷。本實(shí)用新型采取的電源接入緩沖單元是在蓄電池的正極上串聯(lián)電源接入緩沖單元，電源接入緩沖單元的另一端與濾波電容C的正極相連。電源接入緩沖單元由二極管D與電阻R2串聯(lián)后與接觸器常開觸點(diǎn)JK并聯(lián)。當(dāng)電源切換接入時(shí)，前級(jí)監(jiān)控模塊控制接觸器不吸合，電源輸出的電流通過大功率電阻R2對(duì)直流鋁電解電容C充電，前級(jí)監(jiān)控模塊對(duì)直流鋁電解電容C兩端的電壓進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)電壓超過一定電壓值時(shí)，讓接觸器常開觸點(diǎn)JK吸合，將大功率電阻R2短路掉，達(dá)到緩啟動(dòng)的目的。母線吸收單元的作用該母線吸收單元也并聯(lián)在直流鋁電解電容C兩端，當(dāng)自適應(yīng)逆變器反灌回多余的電能時(shí)，由母線吸收單元吸收掉，保證直流鋁電解電容兩端的電壓值不超過其安全工作電壓，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。具體工作過程如下當(dāng)市電與蓄電池切換時(shí)，當(dāng)自適應(yīng)逆變器反灌回來電能時(shí)，母線電壓升高。前級(jí)監(jiān)控模塊對(duì)母線電壓的采樣，當(dāng)母線電壓高于一定電壓值時(shí)，前級(jí)監(jiān)控模塊對(duì)母線吸收單元發(fā)出控制信號(hào)，母線吸收單元的mos管導(dǎo)通，此時(shí)母線吸收單元的電阻Rl并接到母線兩端對(duì)母線電能進(jìn)行吸收，使母線電壓下降到安全范圍。前級(jí)監(jiān)控模塊和后級(jí)監(jiān)控模塊采用TI的C2000系列dsp作控制芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理器以及人機(jī)界面。各個(gè)部分的數(shù)字信號(hào)處理器采用標(biāo)準(zhǔn)485接口相連，通訊協(xié)議采用MBus協(xié)議來交換整機(jī)相關(guān)信息。自適應(yīng)逆變器采用三相全橋結(jié)構(gòu)，利用Δ |Y型三相大功率變壓器進(jìn)行隔離和變壓。本實(shí)用新型采樣自適應(yīng)逆變器的輸出為主供電，當(dāng)其出現(xiàn)問題時(shí)切換到市電上， 當(dāng)其變成正常時(shí)又切回自適應(yīng)逆變器的輸出。兩者間的切換時(shí)間小于lms，并且兩者間的切換是為互鎖關(guān)系。
權(quán)利要求1.一種太陽能硅片線切割機(jī)專用電源，包括市電供電部分、三相全橋整流電路、自適應(yīng)逆變器、蓄電池，其特征在于市電供電部分包括交流電源 V和與交流電源 V連接的第一可控硅開關(guān)電路KGl ；三相全橋整流電路的輸出與自適應(yīng)逆變器連接，自適應(yīng)逆變器的輸出與第二可控硅開關(guān)電路KG2連接；第一可控硅開關(guān)電路KGl和第二可控硅開關(guān)電路KG2共同與電源輸出端連接；蓄電池通過互鎖轉(zhuǎn)換開關(guān)分別與三相全橋整流電路的輸出和自適應(yīng)逆變器的輸入端連接；后級(jí)監(jiān)控模塊的輸出與第一可控硅開關(guān)電路KG1、第二可控硅開關(guān)電路KG2和自適應(yīng)逆變器的控制端連接；前級(jí)監(jiān)控模塊的輸出與互鎖轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制端連接；后級(jí)監(jiān)控模塊的輸入端與采集負(fù)載電流的互感器和自適應(yīng)逆變器的信號(hào)端連接；前級(jí)監(jiān)控模塊的輸入端采集市電供電交流電源信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能硅片線切割機(jī)專用電源，其特征在于在自適應(yīng)逆變器的輸入端設(shè)置母線吸收單元，前級(jí)監(jiān)控模塊的輸出與母線吸收單元的控制端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能硅片線切割機(jī)專用電源，其特征在于母線吸收單元包括一個(gè)mos管與電阻R串聯(lián)后并連在三相全橋整流電路的輸出端，mos管的柵極與前級(jí)監(jiān)控模塊的輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能硅片線切割機(jī)專用電源，其特征在于三相全橋整流電路的輸出并聯(lián)濾波電容C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能硅片線切割機(jī)專用電源，其特征在于在蓄電池的正極上串聯(lián)電源接入緩沖單元，電源接入緩沖單元的另一端與濾波電容C的正極相連， 電源接入緩沖單元由二極管D與電阻R2串聯(lián)后與接觸器常開觸點(diǎn)J K并聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種太陽能硅片線切割機(jī)專用電源，市電供電部分包括交流電源和與交流電源連接的第一可控硅開關(guān)電路KG1；三相全橋整流電路的輸出與自適應(yīng)逆變器連接，自適應(yīng)逆變器的輸出與第二可控硅開關(guān)電路KG2連接；第一可控硅開關(guān)電路KG1和第二可控硅開關(guān)電路KG2共同與電源輸出端連接；蓄電池通過互鎖轉(zhuǎn)換開關(guān)分別與三相全橋整流電路的輸出和自適應(yīng)逆變器的輸入端連接；后級(jí)監(jiān)控模塊的輸出與第一可控硅開關(guān)電路KG1、第二可控硅開關(guān)電路KG2和自適應(yīng)逆變器的控制端連接；前級(jí)監(jiān)控模塊的輸出與互鎖轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制端連接；后級(jí)監(jiān)控模塊的輸入端與采集負(fù)載電流的互感器和自適應(yīng)逆變器的信號(hào)端連接；前級(jí)監(jiān)控模塊的輸入端采集市電供電交流電源信號(hào)。
文檔編號(hào)H02H9/04GK202085080SQ20112008614
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者郭志峰 申請(qǐng)人:郭志峰