專利名稱：用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及多晶硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
改良西門子法采用純氫還原三氯氫硅的方式生產(chǎn)多晶硅。具體地，在進(jìn)行化學(xué)氣相沉積之前，由于硅在常溫時(shí)的電阻率很高，因此硅芯必須被加熱至300°C或更高或者用幾千伏至十幾千伏的高壓電啟動。然后，利用串聯(lián)多晶硅芯作為純電阻負(fù)載的加熱器，在硅棒表面溫度為1050°C左右時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)，使反應(yīng)生成的硅沉積在硅芯上，慢慢沉積變粗形成多晶硅棒。在多晶硅氣相沉積生產(chǎn)過程中，所需供電調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是還原初期小功率、高電壓；還原末期大功率、低電壓、大電流。為了調(diào)整輸出電壓滿足整個還原周期內(nèi)的功率需求，現(xiàn)有的解決方法包括多抽頭單層調(diào)壓方式和切換硅棒連接的多抽頭單層調(diào)整方式等?，F(xiàn)有的技術(shù)方案存在以下的技術(shù)問題操作麻煩、電源諧波成分高、功率因數(shù)低、變壓器效率低、設(shè)備浪費(fèi)嚴(yán)重、調(diào)整時(shí)間長、生產(chǎn)成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出一種用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括電流檢測元件，用于檢測通過硅棒的電流；電壓檢測元件，用于檢測所述硅棒的電壓；變壓器，所述變壓器的輸出端具有多個抽頭，用于輸出多個不同等級的電壓；多組晶閘管，所述多組晶閘管中的每組分別與所述變壓器的多個抽頭中的每個相連，用于控制電壓的輸出；和控制器，所述控制器與所述電流檢測元件、所述電壓檢測元件和每組所述晶間管連接，用于設(shè)置電流與電壓的匹配關(guān)系，所述控制器根據(jù)所述電流檢測元件檢測到的電流值確定期望電壓值，并將所述期望電壓值與所述電壓檢測元件檢測到的電壓值進(jìn)行比較，以及根據(jù)所述比較的結(jié)果控制所述晶閘管。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用多層電源疊層控制技術(shù)，使每組功率回路接收多種電壓等級的電源，疊層輸出功率電源，有效地提高還原功率、減小電源諧波，并且顯著地節(jié)能降耗。在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，每組晶閘管包括兩個反并聯(lián)的晶閘管。在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述控制器根據(jù)所述比較的結(jié)果控制所述晶閘管進(jìn)一步包括如果所述期望電壓值與所述電壓檢測元件檢測到的電壓值一致，則不進(jìn)行調(diào)整；如果所述期望電壓值與所述電壓檢測元件檢測到的電壓值不一致，則根據(jù)所述期望電壓值選擇導(dǎo)通的晶閘管并控制晶閘管的導(dǎo)通角。在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括負(fù)載斷路器，所述負(fù)載斷路器連接在所述硅棒與所述控制器之間，用于切斷所述硅棒與所述變壓器的連接。在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述抽頭的個數(shù)為4 5個。所述抽頭的個數(shù)與所述晶閘管的組數(shù)相同。在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述變壓器的輸入電壓為10kV。在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述控制器為脈沖控制器。本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
本實(shí)用新型上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從
以下結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的一個電壓等級輸出回路的示意圖；以及圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的晶閘管的工作原理示意圖，其中圖3(a)為等效電路示意圖，圖3(b)為關(guān)鍵信號的波形圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對本實(shí)用新型的限制。下面結(jié)合圖1和圖2詳細(xì)描述本實(shí)用新型實(shí)施例的用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)。如圖1和圖2所示，該供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括電流檢測元件100、電壓檢測元件200、變壓器300、多組晶閘管400和控制器500。電流檢測元件100與負(fù)載(即硅棒)600串聯(lián)，用于檢測通過硅棒600的電流。電壓檢測元件200與硅棒600并聯(lián)，用于檢測硅棒600的電壓。變壓器300的輸出端具有多個抽頭，用于輸出不同等級的電壓至硅棒600。多組晶閘管400的每組分別與變壓器300的多個抽頭中的每個相連，用于控制電壓的輸出。應(yīng)理解的是，晶閘管400的組數(shù)與抽頭的個數(shù)相同?？刂破?00與電流檢測元件100、電壓檢測元件200和每組晶閘管400連接，在控制器500中設(shè)置有電流與電壓的匹配關(guān)系，控制器500接收到電流檢測元件100檢測到的電流值后，根據(jù)所述電流與電壓的匹配關(guān)系，確定出當(dāng)前的期望電壓值，然后將期望電壓值與電壓檢測元件200檢測到的電壓值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果控制晶閘管400。具體地，當(dāng)期望電壓值與檢測到的電壓值不一致時(shí)，控制器500根據(jù)期望電壓值的大小，判斷期望電壓值所屬的電壓等級，選擇導(dǎo)通的晶閘管400，再根據(jù)具體的電壓值控制晶閘管400的導(dǎo)通角，輸出合適的電壓。如圖3所示為每組晶閘管400的工作原理示意圖，其中u為變壓器抽頭電壓，Ug為控制器脈沖信號，Ud為晶閘管400經(jīng)過調(diào)壓之后的輸出電壓，VTl和VT2為兩個反并聯(lián)的晶閘管。在第一個交流正半波ωt1時(shí)刻，Ug脈沖電壓使VTl晶閘管導(dǎo)通，在電壓過零后，VTl晶閘管自然關(guān)斷；在負(fù)半波ω、+π時(shí)刻，Ug又控制VT2晶閘管導(dǎo)通，在電壓過零后，VT2晶閘管自然關(guān)斷，下一個周期ω、+2π時(shí)刻又控制導(dǎo)通VTl晶閘管，周而復(fù)始。通過控制ω、導(dǎo)通時(shí)刻，可以改變Ud的輸出波形，從而獲得所期望的輸出電壓。由此，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過采用多層電源疊層控制技術(shù)，使每組功率回路接收多種電壓等級的電源，疊層輸出功率電源，有效地提高還原功率、減小電源諧波，并且顯著地節(jié)能降耗。在本實(shí)用新型的一個具體示例中，變壓器300的輸入電壓為10kV。應(yīng)理解的是，本實(shí)用新型的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)還可包括負(fù)載斷路器700。負(fù)載斷路器700連接在硅棒與控制器之間，用于切斷硅棒與變壓器之間的連接。例如，當(dāng)多晶硅生產(chǎn)結(jié)束時(shí)或者發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，快速斷開負(fù)載斷路器700，從而快速斷開硅棒與電源的連接，避免事故的發(fā)生。還應(yīng)理解的是，抽頭的個數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要而任意設(shè)定。在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，抽頭的個數(shù)為4 5個。盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求1.一種用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，包括電流檢測元件，用于檢測通過硅棒的電流；電壓檢測元件，用于檢測所述硅棒的電壓；變壓器，所述變壓器的輸出端具有多個抽頭，用于輸出多個不同等級的電壓至所述硅棒；多組晶閘管，所述多組晶閘管中的每組分別與所述變壓器的多個抽頭中的每個相連，用于控制電壓的輸出；和控制器，所述控制器與所述電流檢測元件、所述電壓檢測元件和每組所述晶間管連接，用于設(shè)置電流與電壓的匹配關(guān)系，所述控制器根據(jù)所述電流檢測元件檢測到的電流值確定期望電壓值，并將所述期望電壓值與所述電壓檢測元件檢測到的電壓值進(jìn)行比較，以及根據(jù)所述比較的結(jié)果控制所述晶閘管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，每組晶閘管包括兩個反并聯(lián)的晶閘管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器根據(jù)所述比較的結(jié)果控制所述晶間管進(jìn)一步包括如果所述期望電壓值與所述電壓檢測元件檢測到的電壓值一致，則不進(jìn)行調(diào)整；如果所述期望電壓值與所述電壓檢測元件檢測到的電壓值不一致，則根據(jù)所述期望電壓值選擇導(dǎo)通的晶閘管并控制晶閘管的導(dǎo)通角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，還包括負(fù)載斷路器，所述負(fù)載斷路器連接在所述硅棒與所述控制器之間，用于切斷所述硅棒與所述變壓器的連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述抽頭的個數(shù)為4 5個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述抽頭的個數(shù)與所述晶閘管的組數(shù)相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器的輸入電壓為10kv。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器為脈沖控制器。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種用于多晶硅生產(chǎn)的供電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括電流檢測元件，用于檢測通過硅棒的電流；電壓檢測元件，用于檢測硅棒的電壓；變壓器，其輸出端具有多個抽頭，用于輸出多個不同等級的電壓；多組晶閘管，每組晶閘管分別與每個抽頭相連，用于控制電壓的輸出；和控制器，與電流檢測元件、電壓檢測元件和每組晶閘管連接，用于設(shè)置電流與電壓的匹配關(guān)系，根據(jù)檢測到的電流值確定期望電壓值，并將期望電壓值與電壓檢測元件檢測到的電壓值進(jìn)行比較，以及根據(jù)比較的結(jié)果控制晶閘管。本實(shí)用新型通過采用多層電源疊層控制技術(shù)，使每組功率回路接收多種電壓等級的電源，疊層輸出功率電源，有效地提高還原功率、減小電源諧波，并且顯著地節(jié)能降耗。
文檔編號C01B33/03GK202297148SQ20112025426
公開日2012年7月4日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者嚴(yán)大洲, 李超林, 毋克力, 毛濤濤, 湯傳斌, 肖榮暉 申請人:中國恩菲工程技術(shù)有限公司