中高頻多晶矽還原爐自動加熱調功系統的製作方法
2024-02-10 13:25:15
專利名稱：中高頻多晶矽還原爐自動加熱調功系統的製作方法
技術領域：
中高頻多晶矽還原爐自動加熱調功系統技術領域[0001]本實用新型涉及多晶矽還原爐中多晶矽自動加熱控制系統技術領域，尤其涉及一種中高頻多晶矽還原爐自動加熱調功系統。
背景技術：
[0002]光伏太陽能發電所用的多晶矽材料目前大部分是通過在多晶矽還原反應爐中，利用多晶矽還原生產的原理，採用氫氣作為還原劑，在1100 1200°C的溫度下，還原四氯化矽或三氯氫矽，沉積生成多晶矽的方式製得。多晶矽還原反應爐中的多晶矽芯棒成對串聯， 為純電阻性負載，自動加熱調功系統的作用是對該純電阻性負載進行加熱，保持矽棒表面溫度恆定，但由於目前採用較多的交流調壓加熱系統的頻率一般多為50Hz或60Hz，使得多晶矽芯棒在加熱過程中，矽棒內部的溫度比矽棒表面的溫度要高，隨著多晶矽棒的直徑越來越大，這種溫度之間的偏差也越來越大，當內部溫度達到1414度後，將可能導致多晶矽棒的熔芯現象，而限制了多晶矽棒直徑大小，降低了單位體積還原爐內的多晶矽生產效率， 增加了多晶矽生產的能量消耗。發明內容[0003]針對上述問題，本實用新型提出將中高頻電源引入自動加熱系統，利用導體的集膚效應，既使得多晶矽矽棒表面維持在多晶矽還原氣象沉積所需的溫度條件，還保證矽棒內部的溫度始終低於熔芯溫度。[0004]本實用新型採用的技術方案如下一種中高頻多晶矽還原爐自動加熱調功系統， 所述系統包括升壓電路、二極體整流電路、穩壓電路、逆變電路和負載電路，升壓電路輸入端與交流電源連接，其輸出端連接二極體整流電路，二極體整流電路輸出端與穩壓電路連接，穩壓電路輸出端連接逆變電路輸入端，逆變電路輸出端與負載電路連接，所述交流電源採用中高頻電源，升壓電路輸入迴路中設有一雙向可控矽，所述負載電路包括一續流電感和一 LC並聯諧振迴路，其中多晶矽矽棒串聯組成的等效電阻與諧振電感串聯。[0005]本實用新型將中高頻電源用於多晶矽還原爐加熱調功系統，所提供的頻率高於原來的交流頻率，根據通電導體的集膚效應原理，通過多晶矽矽棒的電流主要集中在矽棒的表面部分，而不是以前的接近均勻分布，因此，矽棒內部的多晶矽基本不發熱，使得矽棒內部導體的溫度接近矽棒外部導體的溫度，減少了熔芯的危險，提高了多晶矽棒的生長直徑， 因此，在相同還原爐的情況下，可生產更大直徑的多晶矽，提高了生產量。另外，由於主要電流集中在矽棒表面，可減少加熱過程的能量消耗，提高系統的效率。[0006]由於中高頻電源輸出的是高頻小電流，而多晶矽還原生產需要大電流，因此，本實用新型利用雙向可控矽的特點，完成向高頻大電流的轉換。另外，現有的中高頻迴路輸出是接高頻變壓器，屬於感性負載。而多晶矽矽棒是一個純阻性的負載，為配合直接接入純阻性負載，減少高頻變壓器的使用，本實用新型在負載電路中增加了續流電感，以阻止電流突變的產生，保證通過多晶矽矽棒電流的平穩性。[0007]進一步，所述逆變電路為橋式逆變電路，每個橋臂上設有一可控矽和一續流電感。利用可控矽控制負載電路中的電流方向，完成直流到交流的轉換。並通過控制可控矽的轉換頻率，來控制通過矽棒的電流頻率。另外，還設有續流電感，保證阻性負載上的電流不產生突變。進一步，所述穩壓電路由電容和電感並聯組成，從升壓電路出來的電流先經過二極體整流電路進行整流，然後由電感進行平波，由電容進行濾波，保證整流電路的直流電壓穩定。進一步，所述升壓電路為一具有N組抽頭的升壓變壓器，變壓器上設有倒極開關，以滿足多晶矽生產過程中電壓變化大的要求，減少電源諧波，增加電源功率因素。本實用新型在多晶矽還原生產中引入中高頻電源，利用高頻電源的集膚效應原理減少熔芯的危險，增加了矽棒在大直徑時的沉積速度，提高了多晶矽的生產效率，降低了還原生產中的電耗。
以下結合附圖對本實用新型的實施方式進行詳細描述
圖1是本實用新型的系統框圖；圖2是本實用新型A相主迴路的電路連接圖；圖中，1、電源，2、升壓電路，3、二極體整流電路，4、穩壓電路，5、逆變電路，6、負載電路。
具體實施方式
一種中高頻多晶矽還原爐自動加熱調功系統，如圖1所示，所述系統包括升壓電路2、二極體整流電路3、穩壓電路4、逆變電路5和負載電路6，升壓電路2輸入端與中高頻電源1連接，其輸出端連接二極體整流電路3，二極體整流電路3輸出端與穩壓電路4連接，穩壓電路4輸出端連接逆變電路5輸入端，逆變電路5輸出端與負載電路6連接。下面以A相主迴路為例來說明中高頻多晶矽還原爐自動加熱調功系統的具體電路組成所述升壓電路2採用具有N組抽頭的升壓變壓器TA，升壓變壓器Ta上設有倒極開關1，升壓變壓器1\初級線圈端子連接電源A相輸出端，在輸入迴路上還設有一耐高壓的雙向可控矽SA，升壓變壓器Ta次級線圈兩端與由四個二極體組成的二極體整流電路3連接，二極體整流電路3輸出端與由濾波電容Cai和平波電感Lai並聯組成的穩壓電路4連接，穩壓電路4輸出端與一橋式逆變電路5連接，該逆變電路5的每個橋臂上設有一可控矽SA1、SA2> SA3> Sa4和一續流電感LSA1、LSA2、LSA3、Lsa4，逆變電路5中間連有負載電路6，該負載電路6上設有一 LC並聯諧振電路和一續流電感Lsa5，其中多晶矽矽棒串聯組成的等效電阻&與諧振電感Lsa6串聯。在此利用並聯逆變器的原理，組成高頻交流逆變器。並聯支路上的諧振電容Ca2可起到關斷可控矽、補償無功功率並能對高次諧波的電流起旁路作用。B相和C相的主迴路與A相主迴路的電路組成相同，在此不再贅述。
權利要求1.一種中高頻多晶矽還原爐自動加熱調功系統，所述系統包括升壓電路、二極體整流電路、穩壓電路、逆變電路和負載電路，升壓電路輸入端與交流電源連接，其輸出端連接二極體整流電路，二極體整流電路輸出端與穩壓電路連接，穩壓電路輸出端連接逆變電路輸入端，逆變電路輸出端與負載電路連接，其特徵在於所述交流電源採用中高頻電源，升壓電路輸入迴路中設有一雙向可控矽，所述負載電路包括一續流電感和一 LC並聯諧振迴路， 其中多晶矽矽棒串聯組成的等效電阻與諧振電感串聯。
2.根據權利要求1所述的中高頻多晶矽還原爐自動加熱調功系統，其特徵在於所述逆變電路為橋式逆變電路，每個橋臂上設有一可控矽和一續流電感。
3.根據權利要求1或2所述的中高頻多晶矽還原爐自動加熱調功系統，其特徵在於 所述穩壓電路由電容和電感並聯組成。
4.根據權利要求3所述的中高頻多晶矽還原爐自動加熱調功系統，其特徵在於所述升壓電路為一具有N組抽頭的升壓變壓器。
專利摘要本實用新型涉及一種中高頻多晶矽還原爐自動加熱調功系統。該系統包括升壓電路、二極體整流電路、穩壓電路、逆變電路和負載電路，升壓電路輸入端與交流電源連接，其輸出端連接二極體整流電路，二極體整流電路輸出端與穩壓電路連接，穩壓電路輸出端連接逆變電路輸入端，逆變電路輸出端與負載電路連接，所述交流電源採用中高頻電源，升壓電路輸入迴路中設有一雙向可控矽，所述負載電路包括一續流電感和一LC並聯諧振迴路，其中多晶矽矽棒串聯組成的等效電阻與諧振電感串聯。本實用新型在多晶矽還原生產中引入中高頻電源，利用高頻電源的集膚效應原理減少熔芯的危險，增加了矽棒在大直徑時的沉積速度，提高了多晶矽的生產效率。
文檔編號H02M5/458GK202322394SQ20112045490
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者劉添華, 張江城, 談波, 趙偉, 陳寶山 申請人:山東偉基炭科技有限公司