本發(fā)明涉及太陽能電池制造領域，特別涉及一種多晶硅還原爐電源。

背景技術：

目前，國內外多晶硅還原爐硅芯擊穿啟動，主要有兩種方式，一是依靠電輻射加熱器加熱來降低硅芯電阻率后，低電壓啟動；二是采用高電壓使硅芯擊穿。第一種方式由于啟動時間較長，很大程度上影響了生產效率逐步淘汰了；現(xiàn)絕大多數(shù)廠采用第二種高壓啟動方式，以加快啟動時間成為新工藝的重點所向，用高電壓產生強電場在很短時間就能改變硅芯導電特性，使其內阻降低、導通電流迅速上升，從而使硅料內部的溫度很快上長升，大大縮短了啟動時間，提高了加工效率、從而降低了能耗和提高產品質量。

目前，國內多晶硅生產廠為了降低能耗，其多晶硅還原爐設計選型越來越大型化(36對棒、48對棒、72對棒等)；相應的對其供電系統(tǒng)提出了新的需求。

目前各電源設備制造廠商，提供的多晶硅電源技術方案，系統(tǒng)配置過于復雜，所需設備較多(一套還原爐功率柜需要6臺，plc柜1臺，大電流斷路器隔離柜6臺，切換柜2臺共需15臺柜，并且，12套還原爐還共用1套高壓啟動系統(tǒng)，高啟電源柜6臺，高啟控制柜1臺，即公用高啟柜共7臺)，占廠房安裝空間較大，配套安裝的大截面銅母排和安裝支架鋼材用量大，由于所使用設備數(shù)量較多，系統(tǒng)接線及控制復雜、故障率增高、設備投資相對較高；亟需對多晶硅還原爐電源系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，減小占地面積，節(jié)約材料和設備投資，減少設備安裝時間和安裝費用，提高設備的運行可靠性。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種多晶硅還原爐電源，以節(jié)約材料和設備投資。其具體方案如下：

一種多晶硅還原爐電源，包括：還原變壓器、整流電路、啟動開關、工作開關、n個串聯(lián)的擊穿開關和n個串聯(lián)的硅芯；其中，所述還原變壓器的一次側連接供電線路，所述還原變壓器的二次側包括相互獨立的所述啟動電源和所述工作電源，所述啟動電源、所述整流電路、所述啟動開關和n個串聯(lián)的硅芯依次串聯(lián)，所述工作電源、所述工作開關和n個串聯(lián)的硅芯依次串聯(lián)，所述工作開關與所述整流電路和所述啟動開關并聯(lián)，每個擊穿開關與相應的硅芯并聯(lián)，n為正整數(shù)。

優(yōu)選的，所述工作開關包括：第一工作開關和第二工作開關，所述第一工作開關的第一端與所述工作電源的第一端相連，所述第一工作開關的第二端與n個串聯(lián)的硅芯的第一端相連，所述第二工作開關的第一端與所述工作電源的第二端相連，所述第二工作開關的第二端與n個串聯(lián)的硅芯的第二端相連；其中，所述第一工作開關和所述第二工作開關同時閉合或關斷。

優(yōu)選的，所述啟動開關包括：第一啟動開關和第二啟動開關，所述第一啟動開關的第一端與所述整流電路的第一輸出端相連，所述第一啟動開關的第二端與n個串聯(lián)的硅芯的第一端相連，所述第二啟動開關的第一端與所述整流電路的第二輸出端相連，所述第二啟動開關的第二端與n個串聯(lián)的硅芯的第二端相連；其中，所述第一啟動開關和所述第二啟動開關同時閉合或關斷。

優(yōu)選的，所述n個串聯(lián)的擊穿開關設置強制閉鎖，以防止所有擊穿開關同時閉合。

優(yōu)選的，所述擊穿開關為直流真空接觸器。

優(yōu)選的，所述啟動開關為接觸器。

優(yōu)選的，所述工作開關為斷路器。

優(yōu)選的，所述整流電路包括：依次串聯(lián)的第一整流單元、第二整流單元和第三整流單元；其中，每個整流電路包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管，所述第一二極管的負極與所述第二二極管的負極相連，所述第一二極管的正極與所述第三二極管的負極相連，所述第三二極管的正極與所述第四二極管的正極相連，所述第四二極管的負極與所述第二二極管的正極相連。

優(yōu)選的，所述啟動電源包括：第一啟動單元和第二啟動單元；其中，每個啟動電源包括第一啟動繞組、第一電流變壓器和第一三端雙向可控硅開關，所述第一啟動繞組作為所述還原變壓器的二次側繞組，所述第一啟動繞組的第一端與所述第一電流變壓器的第一端連接，所述第一電流變壓器的第二端與三端雙向可控硅開關的第一端連接，所述三端雙向可控硅開關的第二端與相應的整流電路的第一二極管的正極相連，所述第一啟動繞組的第二端與相應的整流電路的第二二極管的正極相連。

優(yōu)選的，所述工作電源包括：6抽頭的工作繞組、第一變壓單元、第二變壓單元、第三變壓單元、第四變壓單元和第五變壓單元；其中，每個變壓單元中包括串聯(lián)的電流變壓器和三端雙向可控硅開關，電流變壓器的一端作為變壓單元的第一端，三端雙向可控硅開關的一端作為變壓單元的第二端，所述第一變壓單元、所述第二變壓單元、所述第三變壓單元、所述第四變壓單元和所述第五變壓單元的第一端分別與所述工作繞組的第一抽頭、第二抽頭、第三抽頭、第四抽頭和第五抽頭一對一相連，所述第一變壓單元的第二端、所述第二變壓單元的第二端、所述第三變壓單元的第二端、所述第四變壓單元的第二端、所述第五變壓單元的第二端、所述第三整流單元的第一二極管的正極和所述工作開關的第一端相連，所述工作繞組的第六抽頭、所述第三整流單元的第二二極管的正極和所述工作開關的第三端相連。

本發(fā)明中，多晶硅還原爐電源，包括：還原變壓器、整流電路、啟動開關、工作開關、n個串聯(lián)的擊穿開關和n個串聯(lián)的硅芯；其中，還原變壓器的一次側連接供電線路，還原變壓器的二次側包括相互獨立的啟動電源和工作電源，啟動電源、整流電路、啟動開關和n個串聯(lián)的硅芯串聯(lián)，工作電源、工作開關和n個串聯(lián)的硅芯串聯(lián)，工作開關與整流電路和啟動開關并聯(lián)，每個擊穿開關與相應的硅芯并聯(lián)，n為正整數(shù)。可見，本發(fā)明通過閉合啟動開關，斷開工作開關，再斷開要被擊穿的目標硅芯對應的擊穿開關，閉合其他擊穿開關，啟動電源和工作電源的電壓經過整流電路，電壓相互疊加，使電壓加載在串聯(lián)在電路中的目標硅芯上，利用高壓將其擊穿，再利用其它擊穿開關將剩余的硅芯全部擊穿，擊穿后所有擊穿開關全部斷開，使硅芯串聯(lián)在電路中，當硅芯總阻值達到預定值后，再斷開啟動開關，閉合工作開關，完成多晶硅還原錄得啟動，利用啟動開關和工作開關完成對啟動模式和工作模式的切換，增加啟動電源，為啟動時增加電壓，同時利用整流電路將工作電源的電壓也用在啟動上，再利用擊穿開關，依次啟動硅芯，完成了對硅芯啟動順序的控制，利用還原變壓器的二次繞組作為啟動電源和工作電源，大幅減少了器件的使用，節(jié)省了材料，節(jié)約了成本，減少了占地面積，提高了實用性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術的一種多晶硅還原爐電源電路的結構示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術的一種多晶硅還原爐電源電路的布置圖；

圖3為本發(fā)明實施例公開的一種多晶硅還原爐電源電路的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例公開的另一種多晶硅還原爐電源電路的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例公開了一種多晶硅還原爐電源，參見圖3所示，該電源包括：還原變壓器11、整流電路12、啟動開關13、工作開關14、nn個串聯(lián)的擊穿開關15和nn個串聯(lián)的硅芯16；其中，還原變壓器11的一次側連接供電線路，還原變壓器11的二次側包括相互獨立的啟動電源111和工作電源112，啟動電源111、整流電路12、啟動開關13和nn個串聯(lián)的硅芯16串聯(lián)，工作電源112、工作開關14和nn個串聯(lián)的硅芯16串聯(lián)，工作開關14與整流電路12和啟動開關13并聯(lián)，每個擊穿開關與相應的硅芯并聯(lián)，n為正整數(shù)。

具體的，啟動電源111的第一端與整流電路12的第一輸入端相連，啟動電源111的第二端與整流電路12的第二輸入端相連，整流電路12的第一輸出端與啟動開關13的第一端相連，啟動開關13的第二端與nn個串聯(lián)的硅芯16的第一端相連，即，與第一個硅芯的一端相連，啟動開關13與nn個串聯(lián)的硅芯16串聯(lián)，每個硅芯都與一個擊穿開關相并聯(lián)，形成一對一的并聯(lián)關系，nn個串聯(lián)的硅芯16的第二端、啟動開關13的第四端和工作開關14的第四端相互連接，啟動開關13的第三端與整流電路12的第二輸出端相連，工作開關14的第三端、工作電源112的第二輸出端和整流電路12的第四輸入端相互連接，工作電源112的第一輸出端、整流電路12的第三輸入端和工作開關14的第一端相互連接，工作開關14的第二端與nn個串聯(lián)的硅芯16的第一端相連。

進一步的，在需要將硅芯擊穿時，閉合啟動開關13，斷開工作開關14，啟動電源111和工作電源112的電壓利用整流電路12進行疊加，得到較高的直流電壓，電壓通過啟動開關13，此時若要擊穿目標硅芯，則將除目標硅芯相對應的擊穿開關全部閉合，使目標硅芯獨自串聯(lián)在電路中，高壓直流電便可將目標硅芯擊穿，例如，共有3個硅芯，第一硅芯、第二硅芯和第三硅芯，相應的有與硅芯相對應的第一擊穿開關、第二擊穿開關和第三擊穿開關，當要擊穿第二硅芯時，第一擊穿開關和第三擊穿開關閉合，第二擊穿開關斷開，第二硅芯獨自串聯(lián)在電路中，高壓直流電全部加載在第二硅芯上，第二硅芯被擊穿，以此類推，當將全部硅芯擊穿后，所有擊穿開關全部斷開，所有硅芯串聯(lián)運行，檢測所有硅芯串聯(lián)電路兩端的電壓和電流，計算出所有硅芯的總阻值，利用所有硅芯的總阻值，當確定驅動所有硅芯正常工作的電壓低于工作電源能夠提供的電壓后，則將啟動開關13斷開，閉合工作開關14，由工作電源112繼續(xù)供電，使硅芯進入還原生長模式，完成多晶硅還原爐的啟動。

可見，本發(fā)明通過閉合啟動開關13，斷開工作開關14，再斷開要被擊穿的目標硅芯對應的擊穿開關，閉合其他擊穿開關，啟動電源111和工作電源112的電壓經過整流電路12，電壓相互疊加，使電壓加載在串聯(lián)在電路中的目標硅芯上，利用高壓將其擊穿，再利用其它擊穿開關將剩余的硅芯全部擊穿，擊穿后所有擊穿開關全部斷開，使硅芯串聯(lián)在電路中，當硅芯總阻值達到預定值后，再斷開啟動開關13，閉合工作開關14，完成多晶硅還原錄得啟動，利用啟動開關13和工作開關14完成對啟動模式和工作模式的切換，增加啟動電源111，為啟動時增加電壓，同時利用整流電路12將工作電源112的電壓也用在啟動上，再利用擊穿開關，依次啟動硅芯，完成了對硅芯啟動順序的控制，利用還原變壓器11的二次繞組作為啟動電源111和工作電源112，大幅減少了器件的使用，節(jié)省了材料，節(jié)約了成本，減少了占地面積，提高了實用性。

本發(fā)明實施例公開了一種具體的多晶硅還原爐電源，相對于上一實施例，本實施例對技術方案作了進一步的說明和優(yōu)化。參見圖4所示，具體的：

上一實施例中整流電路，可以具體包括：依次串聯(lián)的第一整流單元121、第二整流單元122和第三整流單元123；其中，每個整流單元包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管，第一二極管的負極與第二二極管的負極相連，第一二極管的正極與第三二極管的負極相連，第三二極管的正極與第四二極管的正極相連，第四二極管的負極與第二二極管的正極相連；實現(xiàn)了三檔交流整流，將啟動電源和工作電源變?yōu)橹绷麟?，使電壓疊加，最終提高了直流電壓。

上一實施例中工作開關，可以具體包括：第一工作開關qf1和第二工作開關qf2，第一工作開關qf1的第一端與工作電源的第一端相連，第一工作開關qf1的第二端與n個串聯(lián)的硅芯16的第一端相連，第二工作開關qf2的第一端與工作電源的第二端相連，第二工作開關qf2的第二端與n個串聯(lián)的硅芯16的第二端相連，第一工作開關qf1的第一端作為工作開關的第一端，第一工作開關qf1的第二端作為工作開關的第二端，第二工作開關qf2的第一端作為工作開關的第三端，第二工作開關qf2的第二端作為工作開關的第四端。

需要說明的是，第一工作開關qf1和第二工作開關qf2同時閉合或關斷，第一工作開關qf1和第二工作開關qf2可以為一個斷路器，連接在電路中。

上一實施例中啟動開關，可以具體包括：第一啟動開關cj1和第二啟動開關cj2，第一啟動開關cj1的第一端與整流電路的第一輸出端相連，第一啟動開關cj1的第二端與n個串聯(lián)的硅芯16的第一端相連，第二啟動開關cj2的第一端與整流電路的第二輸出端相連，第二啟動開關cj2的第二端與n個串聯(lián)的硅芯16的第二端相連，第一啟動開關cj1的第一端作為啟動開關的第一端，第一啟動開關cj1的第二端作為啟動開關的第二端，第二啟動開關cj2的第一端作為啟動開關的第三端，第二啟動開關cj2的第二端作為啟動開關的第四端。

具體的，第一啟動開關cj1的第一端與第一整流單元121的第一二極管d11的負極相連，第二啟動開關cj2的第一端與第三整流單元123的第四二極管d34的正極相連。

需要說明的是，第一啟動開關cj1和第二啟動開關cj2同時閉合或關斷，第一啟動開關cj1和第二啟動開關cj2可以為一個接觸器，連接在電路中。

可以理解的是，利用工作開關和啟動開關完成了多晶硅還原爐電源在啟動模式和工作模式的切換。

上一實施例中啟動電源，可以具體包括：第一啟動單元1111和第二啟動單元1112；其中，每個啟動單元包括啟動繞組、電流變壓器和三端雙向可控硅開關，啟動繞組作為還原變壓器的二次側繞組，啟動繞組的第一端與電流變壓器的第一端連接，電流變壓器的第二端與三端雙向可控硅開關的第一端連接，三端雙向可控硅開關的第二端與相應的整流電路的第一二極管的正極相連，啟動繞組的第二端與相應的整流電路的第二二極管的正極相連。

具體的，第一啟動單元1111的三端雙向可控硅開關的第二端與第一整流單元121的第一二極管d11的正極相連，第一啟動單元1111的啟動繞組t2的第二端與第一整流單元121的第二二極管d12的正極相連，第二啟動單元1112的三端雙向可控硅開關的第二端與第二整流單元122的第一二極管d11的正極相連，第二啟動單元1112的啟動繞組t3的第二端與第二整流單元122的第二二極管d22的正極相連。

上一實施例中工作電源，可以具體包括：一個6抽頭的工作繞組t4和第一工作單元1121至第五工作單元1125；其中，每個工作單元中包括串聯(lián)的電流變壓器和三端雙向可控硅開關，電流變壓器的一端作為變壓單元的第一端，三端雙向可控硅開關的一端作為變壓單元的第二端，電流變壓器的另一端和三端雙向可控硅開關的另一端相連，第一工作單元1121至第五工作單元1125的第一端分別與工作繞組t4的第一抽頭至第五抽頭一對一相連，第一工作單元1121至第五工作單元1125的第二端、第三整流單元123的第一二極管d11的正極和第一工作開關qf1的第一端相連，工作繞組t4的第六抽頭、第三整流單元123的第二二極管d32的正極和第二工作開關qf2的第一端相連。

本發(fā)明實施例中n個串聯(lián)的擊穿開關15和n個串聯(lián)的硅芯16可以具體為6個個串聯(lián)的擊穿開關和6個串聯(lián)的硅芯，分別為第一擊穿開關k1至第六擊穿開關k6，第一硅芯r1至第六硅芯r6，第一硅芯r1的一端作為n個串聯(lián)的硅芯16的第一端，第6硅芯r6的一端作為n個串聯(lián)的硅芯16的第二端，第一擊穿開關k1至第六擊穿開關k6分別與第一硅芯r1至第六硅芯r6一一并聯(lián)，例如，第一擊穿開關k1與第一硅芯r1并聯(lián)，第三擊穿開關k3與第三硅芯r3并聯(lián)，第六擊穿開關k6與第六硅芯r6并聯(lián)。

其中，擊穿開關可以為直流真空接觸器，在實際應用中可以為擊穿開關設置強制閉鎖，以防止人為操作失誤造成所有擊穿開關同時閉合，形成短路，且可以通過邏輯編程對所有擊穿開關的閉合順序進行設置。

可以理解的是，本發(fā)明實施例中啟動電源包括第一啟動單元1111和第二啟動單元1112，整流電路包括第一整流單元121、第二整流單元122和第三整流單元123，工作電源包括1個6抽頭的工作繞組t4，在實際應用中用戶可以根據(jù)實際電路需求進行相應的擴展，例如，啟動電源可以僅包括1個啟動單元，也可以包括4個啟動單元，甚至更多，工作電源可以包括2個6抽頭的工作繞組t4，或1個8抽頭的工作繞組t4，整流電路也可以依據(jù)啟動電源和工作電源的數(shù)量進行相應的增加或減少，例如，啟動電源包括k個啟動單元，工作電源包括m個工作繞組t4，整流電路包括k+m個整流單元，因此，在此不對啟動電源、工作電源、整流電路和工作繞組t4抽頭的數(shù)量進行限定。

進一步的，還原變壓器的一次側t1電壓可以為10kv，啟動電源中第一啟動單元1111和第二啟動單元1112的啟動繞組電壓均可以為2.8kv，工作電源中的工作繞組t4電壓可以為2.6kv。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上對本發(fā)明所提供的一種多晶硅還原爐電源進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。