一種多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，包括三相變壓器、高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1、高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2和三相電抗器，所述三相電抗器包括電抗器L1、電抗器L2和電抗器L3；三相變壓器的三相電輸出端分別與高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1的三相電輸入端和高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2的三相電輸入端連接，高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1的正極出線依次串聯(lián)電抗器L1和第一對多晶硅棒R1后接地，高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2的正極出線依次串聯(lián)電抗器L3和第三對多晶硅棒R3后接地。本實用新型不僅具有較高的功率因數(shù)，能抑制諧波電流，同時還可解決還原爐爐體絕緣的問題，實現(xiàn)對端電壓為0的3對多晶硅棒高壓啟動。
【專利說明】-種多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電源裝置，特別是一種多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 多晶硅作為電氣負(fù)載時，是一個隨溫度迅速變化的電阻。常溫下，一對多晶硅棒電 阻值大約100千歐，當(dāng)多晶硅棒棒身溫度達(dá)到還原反應(yīng)溫度1080°C時，一對多晶硅棒的電 阻值降低到10歐左右。為多晶硅棒加熱供電的啟動電源電壓范圍為10千伏-500伏。現(xiàn) 有的多晶硅棒高壓啟動電源全部采用可控硅多級交流調(diào)壓原理，然后通過原邊多抽頭的升 壓變壓器為一對多晶娃棒供電，其存在以下缺陷：
[0003] (1)功率因數(shù)低并且諧波電流大，不能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)；
[0004] (2)變壓器副邊由于輸出電壓范圍寬，變壓器設(shè)計容量大（輸出有功功率的7 倍），成本高；
[0005] (3)輸出交流電壓，峰值電壓是有效值的1. 414倍，無法解決還原爐爐體的絕緣問 題；
[0006] (4)對倒棒和絕緣擊穿引起的過流，由于可控硅不能快速關(guān)斷，往往會出現(xiàn)快熔燒 斷，而不是無損壞故障處理；
[0007] (5)不易實現(xiàn)端電壓為0的3對棒高壓啟動。 實用新型內(nèi)容
[0008] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種多晶硅用新型高壓啟動電 源裝置，不僅具有較高的功率因數(shù)、較低的諧波電流，而且無需將變壓器的容量設(shè)計得過 大，同時還可以解決還原爐爐體絕緣的問題，進(jìn)行無損壞故障處理，實現(xiàn)對端電壓為0的3 對多晶硅棒高壓啟動。
[0009] 本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置， 包括三相變壓器、高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1、高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2和三相電抗 器，所述三相電抗器包括電抗器L1、電抗器L2和電抗器L3 ;三相變壓器的三相電輸出端分 別與高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1的三相電輸入端和高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2的三相 電輸入端連接，高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1的正極出線依次串聯(lián)電抗器L1和第一對多晶 硅棒R1后接地，高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2的正極出線依次串聯(lián)電抗器L3和第三對多 晶硅棒R3后接地，高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1和高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2并聯(lián)后的 負(fù)極出線串聯(lián)電抗器L2后接地。
[0010] 上述多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1或高壓直 流單相IGBT調(diào)壓器P2均包括m個并聯(lián)的斬波模塊，m > 1且m為整數(shù)，每個斬波模塊的 三相電輸入端分別與三相變壓器的三相電輸出端連接。
[0011] 上述多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，在每個斬波模塊中：二極管整流橋的一 個輸出端口分別與有極性的電容器C的陽極、IGBT場效應(yīng)管Q1的集電極和二極管D1的陰 極連接，二極管整流橋的另一個輸出端口分別與有極性的電容器C的陰極、IGBT場效應(yīng)管 Q2的發(fā)射極和二極管D2的陽極連接，IGBT場效應(yīng)管Q1和二極管D1并聯(lián)，IGBT場效應(yīng)管 Q2和二極管D2并聯(lián)，并且IGBT場效應(yīng)管Q1的發(fā)射極和二極管D1的陽極連接后與IGBT場 效應(yīng)管Q2的集電極連接，IGBT場效應(yīng)管Q2的集電極和二極管D2的陰極連接。
[0012] 上述多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，所述三相變壓器設(shè)有N個互相絕緣的副 邊，N = m > 1，二極管整流橋的三相電輸入端與三相變壓器的副邊連接。
[0013] 上述多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，每個所述斬波模塊所設(shè)定的額定電壓為 1000 伏。
[0014] 上述多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，所述高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1和高 壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2的輸出電壓為1000M伏，Μ小于或等于N。
[0015] 本實用新型的有益效果是：
[0016] 1.本實用新型中的三相電抗器限制倒棒和絕緣短路的電流上升率，從而避免倒棒 和絕緣擊穿而產(chǎn)生過流，進(jìn)而避免多晶硅棒的快熔燒斷，實現(xiàn)無損壞故障處理；
[0017] 2.本實用新型中的高壓直流單相IGBT調(diào)壓器中的二極管整流橋可以使本實用新 型的功率因數(shù)大于或等于〇. 97,從而變壓器的設(shè)計容量無需太大即可滿足需要；
[0018] 3.本實用新型中的三相變壓器所設(shè)的N個互相絕緣的副邊使得本實用新型輸出 電流中的諧波電流相互抵消；
[0019] 4.本實用新型可以實現(xiàn)對端電壓為0的3對多晶硅棒的高壓啟動；
[0020] 5.使用本實用新型對多晶硅棒進(jìn)行高壓啟動，可以解決還原爐爐體的絕緣問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置的工作原理圖；
[0022] 圖2為本實用新型多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置的高壓直流單相IGBT調(diào)壓 器及三相變壓器的電路連接示意圖。

【具體實施方式】
[0023] 如圖1和圖2所示，本實用新型多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，包括三相變壓 器、高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1、高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2和三相電抗器，所述三相電 抗器包括電抗器L1、電抗器L2和電抗器L3,。
[0024] 如圖1和圖2所示，三相變壓器的三相電輸出端分別與高壓直流單相IGBT調(diào)壓 器P1的三相電輸入端和高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2的三相電輸入端連接，高壓直流單相 IGBT調(diào)壓器P1的正極出線依次串聯(lián)電抗器L1和第一對多晶硅棒R1后接地，高壓直流單相 IGBT調(diào)壓器P2的正極出線依次串聯(lián)電抗器L3和第三對多晶硅棒R3后接地，高壓直流單相 IGBT調(diào)壓器P1和高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2并聯(lián)后的負(fù)極出線串聯(lián)電抗器L2后接地。
[0025] 如圖2所示，高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1或高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2均包 括m個并聯(lián)的斬波模塊，1且m為整數(shù)，每個斬波模塊的三相電輸入端分別與三相變 壓器的三相電輸出端連接。
[0026] 而為了向每個斬波模塊單獨供電，如圖2所示，所述三相變壓器設(shè)有N個互相絕緣 的副邊，N = m彡1。
[0027] 如圖2所示，在每個斬波模塊中：二極管整流橋的一個輸出端口分別與有極性的 電容器C的陽極、IGBT場效應(yīng)管Q1的集電極和二極管D1的陰極連接，二極管整流橋的另 一個輸出端口分別與有極性的電容器C的陰極、IGBT場效應(yīng)管Q2的發(fā)射極和二極管D2的 陽極連接，IGBT場效應(yīng)管Q1和二極管D1并聯(lián)，IGBT場效應(yīng)管Q2和二極管D2并聯(lián)，并且 IGBT場效應(yīng)管Q1的發(fā)射極和二極管D1的陽極連接后與IGBT場效應(yīng)管Q2的集電極連接， IGBT場效應(yīng)管Q2的集電極和二極管D2的陰極連接。每個斬波模塊中的二極管整流橋與三 相變壓器的副邊連接。
[0028] 為了保證本實用新型的使用安全性，避免斬波模塊中的二極管整流橋的二極管被 擊穿，將每個斬波模塊的額定直流電壓設(shè)定為1〇〇〇伏。
[0029] 在每個斬波模塊中，由于配有兩個IGBT場效應(yīng)管，兩個所述IGBT場效應(yīng)管的連通 狀態(tài)進(jìn)行組合使得斬波模塊具有四種工作狀態(tài)，即為：（1)，IGBT場效應(yīng)管Q1保持連通，而 IGBT場效應(yīng)管Q2斷開，則斬波模塊輸出的電壓為正；（2)，IGBT場效應(yīng)管Q1斷開，而IGBT 場效應(yīng)管Q2保持連通，則斬波模塊輸出的電壓為0 ; (3)，IGBT場效應(yīng)管Q1和IGBT場效應(yīng) 管Q2都保持連通，此種情況下斬波模塊的工作狀態(tài)為導(dǎo)致開關(guān)短路并觸發(fā)短路保險的不 允許狀態(tài)；(4)，IGBT場效應(yīng)管Q1和IGBT場效應(yīng)管Q2都保持連通，此種情況下斬波模塊的 工作狀態(tài)為工作狀態(tài)（1)和工作狀態(tài)（2)相互轉(zhuǎn)換的短時過渡狀態(tài)，斬波模塊所輸出的電 壓可能為0,也可能為正。
[0030] 而在使用本實用新型時，高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1的輸出電壓和高壓直流單 相IGBT調(diào)壓管P2的輸出電壓均為可調(diào)的，所述高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1和高壓直流 單相IGBT調(diào)壓器P2的輸出電壓為1000M伏，Μ小于或等于N，即高壓直流單相IGBT調(diào)壓器 P1和高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2各自輸出的直流平均電壓為0?1000N伏。
[0031] 本實施例中，如圖1所示，高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1和高壓直流單相IGBT調(diào) 壓器P2充當(dāng)直流電源為3對多晶硅棒供電。第一對多晶硅棒R1由高壓直流單相IGBT調(diào) 壓器P1供電，第三對多晶硅棒R3由高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2供電，第二對多晶硅棒R2 由高壓直流單相IGBT調(diào)壓管P1和高壓直流單相IGBT調(diào)壓管P2的差電壓供電。電抗器 L1、電抗器L2和電抗器L3組成的三相電抗器可以限制倒棒和絕緣短路的電流上升率。在 高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P1輸出電壓高于或低于高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2的輸出電 壓時，即可實現(xiàn)對3對多晶硅棒的加熱供電。
[0032] 本實施例中，三相變壓器的N個相互絕緣的副邊保證了三相交流電經(jīng)過二極管整 流橋轉(zhuǎn)化為直流電后，二極管整流橋輸出的直流電流中的諧波電流相互抵消，使得諧波電 流降低，而二極管整流橋同時保證了本實用新型的功率因數(shù)能夠大于或等于〇. 97.
[0033] 上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對本發(fā)明創(chuàng)造具 體實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出 其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新 型的精神和原則之內(nèi)所引伸出的任何顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造權(quán)利要求 的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1. 一種多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，其特征在于，包括三相變壓器、高壓直流單 相IGBT調(diào)壓器P1、高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2和三相電抗器，所述三相電抗器包括電抗 器L1、電抗器L2和電抗器L3 ;三相變壓器的三相電輸出端分別與高壓直流單相IGBT調(diào)壓 器P1的三相電輸入端和高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2的三相電輸入端連接，高壓直流單相 IGBT調(diào)壓器P1的正極出線依次串聯(lián)電抗器L1和第一對多晶硅棒R1后接地，高壓直流單相 IGBT調(diào)壓器P2的正極出線依次串聯(lián)電抗器L3和第三對多晶硅棒R3后接地，高壓直流單相 IGBT調(diào)壓器P1和高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2并聯(lián)后的負(fù)極出線串聯(lián)電抗器L2后接地。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，其特征在于，高壓直流 單相IGBT調(diào)壓器P1或高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2均包括m個串聯(lián)的斬波模塊，m > 1且 m為整數(shù)，每個斬波模塊的三相電輸入端分別與三相變壓器的三相電輸出端連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，其特征在于，在每個斬 波模塊中：二極管整流橋的一個輸出端口分別與有極性的電容器C的陽極、IGBT場效應(yīng)管 Q1的集電極和二極管D1的陰極連接，二極管整流橋的另一個輸出端口分別與有極性的電 容器C的陰極、IGBT場效應(yīng)管Q2的發(fā)射極和二極管D2的陽極連接，IGBT場效應(yīng)管Q1和二 極管D1并聯(lián)，IGBT場效應(yīng)管Q2和二極管D2并聯(lián)，并且IGBT場效應(yīng)管Q1的發(fā)射極和二極 管D1的陽極連接后與IGBT場效應(yīng)管Q2的集電極連接，IGBT場效應(yīng)管Q2的集電極和二極 管D2的陰極連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，其特征在于，所述三相 變壓器設(shè)有N個互相絕緣的副邊，N = m > 1，二極管整流橋的三相電輸入端與三相變壓器 的副邊連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，其特征在于，每個所述 斬波模塊所設(shè)定的額定電壓為1〇〇〇伏。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多晶硅棒用新型高壓啟動電源裝置，其特征在于，所述高壓 直流單相IGBT調(diào)壓器P1和高壓直流單相IGBT調(diào)壓器P2的輸出電壓為1000M伏，Μ小于 或等于Ν。
【文檔編號】H02M7/217GK203911794SQ201420331093
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】杜松林, 吳小鳴 申請人:杜松林, 吳小鳴, 孟文博, 佟寶全, 張繼新, 張和平