專利名稱：中高頻多晶硅還原爐自動(dòng)加熱調(diào)功系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
中高頻多晶硅還原爐自動(dòng)加熱調(diào)功系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及多晶硅還原爐中多晶硅自動(dòng)加熱控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種中高頻多晶硅還原爐自動(dòng)加熱調(diào)功系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]光伏太陽(yáng)能發(fā)電所用的多晶硅材料目前大部分是通過(guò)在多晶硅還原反應(yīng)爐中，利用多晶硅還原生產(chǎn)的原理，采用氫氣作為還原劑，在1100 1200°C的溫度下，還原四氯化硅或三氯氫硅，沉積生成多晶硅的方式制得。多晶硅還原反應(yīng)爐中的多晶硅芯棒成對(duì)串聯(lián)， 為純電阻性負(fù)載，自動(dòng)加熱調(diào)功系統(tǒng)的作用是對(duì)該純電阻性負(fù)載進(jìn)行加熱，保持硅棒表面溫度恒定，但由于目前采用較多的交流調(diào)壓加熱系統(tǒng)的頻率一般多為50Hz或60Hz，使得多晶硅芯棒在加熱過(guò)程中，硅棒內(nèi)部的溫度比硅棒表面的溫度要高，隨著多晶硅棒的直徑越來(lái)越大，這種溫度之間的偏差也越來(lái)越大，當(dāng)內(nèi)部溫度達(dá)到1414度后，將可能導(dǎo)致多晶硅棒的熔芯現(xiàn)象，而限制了多晶硅棒直徑大小，降低了單位體積還原爐內(nèi)的多晶硅生產(chǎn)效率， 增加了多晶硅生產(chǎn)的能量消耗。發(fā)明內(nèi)容[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出將中高頻電源引入自動(dòng)加熱系統(tǒng)，利用導(dǎo)體的集膚效應(yīng)，既使得多晶硅硅棒表面維持在多晶硅還原氣象沉積所需的溫度條件，還保證硅棒內(nèi)部的溫度始終低于熔芯溫度。[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種中高頻多晶硅還原爐自動(dòng)加熱調(diào)功系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)包括升壓電路、二極管整流電路、穩(wěn)壓電路、逆變電路和負(fù)載電路，升壓電路輸入端與交流電源連接，其輸出端連接二極管整流電路，二極管整流電路輸出端與穩(wěn)壓電路連接，穩(wěn)壓電路輸出端連接逆變電路輸入端，逆變電路輸出端與負(fù)載電路連接，所述交流電源采用中高頻電源，升壓電路輸入回路中設(shè)有一雙向可控硅，所述負(fù)載電路包括一續(xù)流電感和一 LC并聯(lián)諧振回路，其中多晶硅硅棒串聯(lián)組成的等效電阻與諧振電感串聯(lián)。[0005]本實(shí)用新型將中高頻電源用于多晶硅還原爐加熱調(diào)功系統(tǒng)，所提供的頻率高于原來(lái)的交流頻率，根據(jù)通電導(dǎo)體的集膚效應(yīng)原理，通過(guò)多晶硅硅棒的電流主要集中在硅棒的表面部分，而不是以前的接近均勻分布，因此，硅棒內(nèi)部的多晶硅基本不發(fā)熱，使得硅棒內(nèi)部導(dǎo)體的溫度接近硅棒外部導(dǎo)體的溫度，減少了熔芯的危險(xiǎn)，提高了多晶硅棒的生長(zhǎng)直徑， 因此，在相同還原爐的情況下，可生產(chǎn)更大直徑的多晶硅，提高了生產(chǎn)量。另外，由于主要電流集中在硅棒表面，可減少加熱過(guò)程的能量消耗，提高系統(tǒng)的效率。[0006]由于中高頻電源輸出的是高頻小電流，而多晶硅還原生產(chǎn)需要大電流，因此，本實(shí)用新型利用雙向可控硅的特點(diǎn)，完成向高頻大電流的轉(zhuǎn)換。另外，現(xiàn)有的中高頻回路輸出是接高頻變壓器，屬于感性負(fù)載。而多晶硅硅棒是一個(gè)純阻性的負(fù)載，為配合直接接入純阻性負(fù)載，減少高頻變壓器的使用，本實(shí)用新型在負(fù)載電路中增加了續(xù)流電感，以阻止電流突變的產(chǎn)生，保證通過(guò)多晶硅硅棒電流的平穩(wěn)性。[0007]進(jìn)一步，所述逆變電路為橋式逆變電路，每個(gè)橋臂上設(shè)有一可控硅和一續(xù)流電感。利用可控硅控制負(fù)載電路中的電流方向，完成直流到交流的轉(zhuǎn)換。并通過(guò)控制可控硅的轉(zhuǎn)換頻率，來(lái)控制通過(guò)硅棒的電流頻率。另外，還設(shè)有續(xù)流電感，保證阻性負(fù)載上的電流不產(chǎn)生突變。進(jìn)一步，所述穩(wěn)壓電路由電容和電感并聯(lián)組成，從升壓電路出來(lái)的電流先經(jīng)過(guò)二極管整流電路進(jìn)行整流，然后由電感進(jìn)行平波，由電容進(jìn)行濾波，保證整流電路的直流電壓穩(wěn)定。進(jìn)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(shè)有倒極開(kāi)關(guān)，以滿足多晶硅生產(chǎn)過(guò)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(shí)用新型在多晶硅還原生產(chǎn)中引入中高頻電源，利用高頻電源的集膚效應(yīng)原理減少熔芯的危險(xiǎn)，增加了硅棒在大直徑時(shí)的沉積速度，提高了多晶硅的生產(chǎn)效率，降低了還原生產(chǎn)中的電耗。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖；圖2是本實(shí)用新型A相主回路的電路連接圖；圖中，1、電源，2、升壓電路，3、二極管整流電路，4、穩(wěn)壓電路，5、逆變電路，6、負(fù)載電路。
具體實(shí)施方式
一種中高頻多晶硅還原爐自動(dòng)加熱調(diào)功系統(tǒng)，如圖1所示，所述系統(tǒng)包括升壓電路2、二極管整流電路3、穩(wěn)壓電路4、逆變電路5和負(fù)載電路6，升壓電路2輸入端與中高頻電源1連接，其輸出端連接二極管整流電路3，二極管整流電路3輸出端與穩(wěn)壓電路4連接，穩(wěn)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(fù)載電路6連接。下面以A相主回路為例來(lái)說(shuō)明中高頻多晶硅還原爐自動(dòng)加熱調(diào)功系統(tǒng)的具體電路組成所述升壓電路2采用具有N組抽頭的升壓變壓器TA，升壓變壓器Ta上設(shè)有倒極開(kāi)關(guān)1，升壓變壓器1\初級(jí)線圈端子連接電源A相輸出端，在輸入回路上還設(shè)有一耐高壓的雙向可控硅SA，升壓變壓器Ta次級(jí)線圈兩端與由四個(gè)二極管組成的二極管整流電路3連接，二極管整流電路3輸出端與由濾波電容Cai和平波電感Lai并聯(lián)組成的穩(wěn)壓電路4連接，穩(wěn)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(gè)橋臂上設(shè)有一可控硅SA1、SA2> SA3> Sa4和一續(xù)流電感LSA1、LSA2、LSA3、Lsa4，逆變電路5中間連有負(fù)載電路6，該負(fù)載電路6上設(shè)有一 LC并聯(lián)諧振電路和一續(xù)流電感Lsa5，其中多晶硅硅棒串聯(lián)組成的等效電阻&與諧振電感Lsa6串聯(lián)。在此利用并聯(lián)逆變器的原理，組成高頻交流逆變器。并聯(lián)支路上的諧振電容Ca2可起到關(guān)斷可控硅、補(bǔ)償無(wú)功功率并能對(duì)高次諧波的電流起旁路作用。B相和C相的主回路與A相主回路的電路組成相同，在此不再贅述。
權(quán)利要求1.一種中高頻多晶硅還原爐自動(dòng)加熱調(diào)功系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括升壓電路、二極管整流電路、穩(wěn)壓電路、逆變電路和負(fù)載電路，升壓電路輸入端與交流電源連接，其輸出端連接二極管整流電路，二極管整流電路輸出端與穩(wěn)壓電路連接，穩(wěn)壓電路輸出端連接逆變電路輸入端，逆變電路輸出端與負(fù)載電路連接，其特征在于所述交流電源采用中高頻電源，升壓電路輸入回路中設(shè)有一雙向可控硅，所述負(fù)載電路包括一續(xù)流電感和一 LC并聯(lián)諧振回路， 其中多晶硅硅棒串聯(lián)組成的等效電阻與諧振電感串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中高頻多晶硅還原爐自動(dòng)加熱調(diào)功系統(tǒng)，其特征在于所述逆變電路為橋式逆變電路，每個(gè)橋臂上設(shè)有一可控硅和一續(xù)流電感。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中高頻多晶硅還原爐自動(dòng)加熱調(diào)功系統(tǒng)，其特征在于 所述穩(wěn)壓電路由電容和電感并聯(lián)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中高頻多晶硅還原爐自動(dòng)加熱調(diào)功系統(tǒng)，其特征在于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(shí)用新型涉及一種中高頻多晶硅還原爐自動(dòng)加熱調(diào)功系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括升壓電路、二極管整流電路、穩(wěn)壓電路、逆變電路和負(fù)載電路，升壓電路輸入端與交流電源連接，其輸出端連接二極管整流電路，二極管整流電路輸出端與穩(wěn)壓電路連接，穩(wěn)壓電路輸出端連接逆變電路輸入端，逆變電路輸出端與負(fù)載電路連接，所述交流電源采用中高頻電源，升壓電路輸入回路中設(shè)有一雙向可控硅，所述負(fù)載電路包括一續(xù)流電感和一LC并聯(lián)諧振回路，其中多晶硅硅棒串聯(lián)組成的等效電阻與諧振電感串聯(lián)。本實(shí)用新型在多晶硅還原生產(chǎn)中引入中高頻電源，利用高頻電源的集膚效應(yīng)原理減少熔芯的危險(xiǎn)，增加了硅棒在大直徑時(shí)的沉積速度，提高了多晶硅的生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H02M5/458GK202322394SQ20112045490
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者劉添華, 張江城, 談波, 趙偉, 陳寶山 申請(qǐng)人:山東偉基炭科技有限公司