專利名稱：光伏多晶硅鑄錠爐的控溫裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光伏多晶硅鑄錠爐的溫度自動化控制技術領域，涉及光伏多晶硅鑄錠 爐控溫熱電偶失效時的控溫裝置。
背景技術：
太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質能、風能、海洋能、水能等 都來自太陽能，廣義地說，太陽能包含以上各種可再生能源。太陽能作為可再生能源的一 種，則是指太陽能的直接轉化和利用。通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成熱能利用的屬于 太陽能熱利用技術，再利用熱能進行發(fā)電的稱為太陽能熱發(fā)電；通過光電轉換裝置把太陽 輻射能轉換成電能利用的屬于太陽能光發(fā)電技術，光電轉換裝置通常是利用半導體器件 (太陽能電池)的光伏效應原理進行光電轉換的，因此又稱太陽能光伏技術。聯合國召開了一系列有各國領導人參加的高峰會議，討論和制定世界太陽能戰(zhàn)略 規(guī)劃、國際太陽能公約，設立國際太陽能基金等，推動全球太陽能和可再生能源的開發(fā)利 用。開發(fā)利用太陽能和可再生能源成為國際社會的一大主題和共同行動，成為各國制定可 持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內容。中國政府一直把研究開發(fā)太陽能和可再生能源技術列入國家科 技攻關計劃，大大推動了太陽能和可再生能源技術和產業(yè)的發(fā)展。太陽能利用技術在研究 開發(fā)、商業(yè)化生產、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展，成為快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產業(yè)之一。由于硅材料占太陽能電池成本中的絕大部分，降低硅材料的成本是光伏應用的關 鍵。多晶硅鑄錠技術是降低太陽能電池成本的重要途徑之一，該技術省去了昂貴的單晶拉 制過程，也能用較低純度的硅作投爐料，材料及電能消耗方面都較省。鑄錠工藝主要有定向 凝固法和澆鑄法兩種。定向凝固法是將硅料放在坩堝中加以熔融，然后控制保溫罩的提升 速度從坩堝底部形成冷源以造成一定的溫度梯度，使固液界面從坩堝底部向上移動而形成 晶,定。光伏多晶硅鑄錠爐的控溫熱電偶是核心溫度檢測部件，由于多晶硅鑄錠爐工作溫 度最高達1550°C，工作周期60個小時左右，對控溫熱電偶要求苛刻，經常發(fā)生控溫熱電偶 失效，導致整爐的多晶硅錠報廢的問題。一種名為“一種多晶硅鑄錠爐控溫熱電偶故障處理方法”，專利號為 200810030830. 3的專利公開了一種多晶硅鑄錠爐控溫熱電偶故障處理方法，當控溫熱電偶 出現故障后，將控溫熱電偶閉環(huán)溫度控制加熱功率轉換成開環(huán)功率控制加熱功率。其實現 方法為當控溫熱電偶正常運行時，每隔一段時間存儲加熱器的溫度特征數據，當控溫熱電 偶出現故障時，調用上一爐存儲的溫度特征數據，跟蹤其中的加熱功率設定值的軌跡，直接 控制加熱器的加熱功率，實現開環(huán)控溫。該專利沒有辦法考慮多晶硅鑄錠爐每爐運行時間 的差異性，兩爐的運行時間和運行工藝完全相同很困難，開環(huán)溫度控制的控溫效果也不理
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；ο光學高溫計是現有的光伏多晶硅鑄錠爐上的一種標準配置，是一種輔助溫度測量 傳感器，用來測量硅液表面溫度，協(xié)助判斷多晶硅硅料在熔化階段是否徹底融化。不參與對爐的加熱器的功率控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種光伏多晶硅鑄錠爐的控溫 裝置，同時采用光學高溫計和熱電偶進行溫度控制。本發(fā)明具有操作方便，控溫可靠、精度 高等特點，極大提高多晶硅鑄錠質量。本發(fā)明的裝置包括安裝在光伏多晶硅鑄錠爐上的控溫熱電偶，其特征在于，還包 括光伏多晶硅鑄錠爐上的光學高溫計、主控制器、模擬量輸出模塊、功率控制器和交流電 源；其中，所述控溫熱電偶和光學高溫計的溫度輸出端分別與主控制器的輸入端相連，主 控制器的輸出端通過模擬量輸出模塊與功率控制器的輸入端相連，功率控制器的輸出端與 光伏多晶硅鑄錠爐的加熱器相連，所述交流電源的輸入端也與功率控制器的另一輸入端相 連。本發(fā)明的特點及有益效果本發(fā)明同時采用多晶硅鑄錠爐的光學高溫計和熱電偶進行溫度控制，當控溫熱電 偶出現故障后，將控溫熱電偶閉環(huán)溫度控制轉換成光學高溫計閉環(huán)溫度控制。本發(fā)明具有 操作簡單，控溫可靠、精度高，極大提高多晶硅鑄錠質量。本發(fā)明的光學高溫計采用非接觸測量溫度，測量性能穩(wěn)定，使用光學高溫計在控 溫時具有不易失效，溫度控制精度滿足要求、調試、整定方便，提高多晶硅鑄錠質量。


圖1為本發(fā)明的光伏多晶硅鑄錠爐控溫裝置結構框圖；圖2為本發(fā)明的光伏多晶硅鑄錠爐控溫裝置實施例結構示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出的光伏多晶硅鑄錠爐的控溫裝置結合附圖及實施例詳細說明如下本發(fā)明的光伏多晶硅鑄錠爐的控溫裝置結構如圖1所示。該裝置包括安裝在光伏多晶硅鑄錠爐上的控溫熱電偶，其特征在于，還包括光伏 多晶硅鑄錠爐上的光學高溫計、主控制器、模擬量輸出模塊、功率控制器和交流電源；其中， 所述控溫熱電偶和光學高溫計的溫度輸出端分別與主控制器的輸入端相連，主控制器的輸 出端通過模擬量輸出模塊與功率控制器的輸入端相連，功率控制器的輸出端與光伏多晶硅 鑄錠爐的加熱器相連，所述交流電源的輸入端也與功率控制器的另一輸入端相連。本發(fā)明的工作原理首先記錄控溫熱電偶1測量之溫度Tl與光學高溫計2測量之溫度T2的對應關系， 并記錄熱點偶1測量溫度Tl與加熱器的加熱功率P (通過功率控制器得到)之關系。在控溫熱電偶1正常工作時主控制器采用控溫熱電偶1作為溫度閉環(huán)控制，即將 控溫熱電偶1的輸出數據來實現功率控制器對光伏多晶硅鑄錠爐的加熱器的功率進行調 控；若主控制器判斷控溫熱電偶1出現故障(即控溫熱電偶1讀數出現異常)，主控制器則 將光學高溫計2測量的溫度數據，通過T2-T1-P之關系實現功率控制器對光伏多晶硅鑄錠 爐的加熱器的閉環(huán)溫度控制。上述工作過程通過預先安裝在主控制器中的溫度控制程序實現，該控制程序為本領域技術人員采用常規(guī)編程工具及技術編得。本發(fā)明裝置的實施例結構如圖2所示，包括控溫熱電偶1，光學高溫計2，L形固 定體4，觀測管5，密封圈9 ；還包括主控制器、模擬輸出模塊、功率控制器及交流電源(圖中 未示出)；其中，控溫熱電偶1和光學高溫計2分別安裝在多晶硅鑄錠爐爐體8上，控溫熱 電偶1穿過爐體8上的孔及頂保溫板6的孔，插入爐腔內，作為正?？販厥褂?；L形固定體 4固定在爐頂3上，光學高溫計2固定在L形固定體4上，觀測管5設置在光學高溫計2垂 直下方的爐體內，觀測管5的上端通過密封圈9與爐體8鏈接，觀測管5的下端穿過頂保溫 板6的孔，直至延伸到坩堝蓋板7的上沿。控溫熱電偶和光學高溫計的溫度輸出端分別與 主控制器的輸入端相連，主控制器的輸出端通過模擬量輸出模塊與功率控制器的輸入端相 連，功率控制器的輸出端與光伏多晶硅鑄錠爐的加熱器相連，所述交流電源的輸入端也與 功率控制器的另一輸入端相連。本實施裝置各部件的具體實施例分別說明如下本發(fā)明的控溫熱電偶1為多晶硅鑄錠爐的標準配置；本發(fā)明的光學高溫計2為多晶硅鑄錠爐的標準配置，一般采用福祿克公司的 MarathonMM系列光學高溫計，具有瞄準功能和數據預處理功能，性能穩(wěn)定可靠。本發(fā)明的主控制器采用0PT022公司的PAC LCM4控制器，主控制器內預先安裝有 溫度控制程序；模擬輸出模塊模擬量輸出模塊型號為A0V25，A0V25接收主控制器發(fā)出的控制功 率控制器的數字信號，并將該數字信號轉換成模擬量信號輸出給功率控制器，實現功率控 制。本發(fā)明的功率控制器采用METEK公司的PF3系列三相功率控制器。本發(fā)明的其它部件為本領域的公知器件或采用公知技術手段制作而成。
權利要求
一種光伏多晶硅鑄錠爐的控溫裝置，該裝置包括安裝在光伏多晶硅鑄錠爐上的控溫熱電偶，其特征在于，還包括光伏多晶硅鑄錠爐上的光學高溫計、主控制器、模擬量輸出模塊、功率控制器和交流電源；其中，所述控溫熱電偶和光學高溫計的溫度輸出端分別與主控制器的輸入端相連，主控制器的輸出端通過模擬量輸出模塊與功率控制器的輸入端相連，功率控制器的輸出端與光伏多晶硅鑄錠爐的加熱器相連，所述交流電源的輸入端也與功率控制器的另一輸入端相連。
2.如權利要求1所述裝置，其特征在于，還包括觀測管，所述光學高溫計固定在光伏多 晶硅鑄錠爐頂上，觀測管置于光學高溫計垂直下方的爐頂內，觀測管的上端通過密封圈與 爐體鏈接，觀測管的下端穿過爐頂保溫板的孔，直至延伸到爐內坩堝蓋板的上沿，所述控溫 熱電偶穿過爐頂上的孔及頂保溫板的孔，插入爐腔內。
全文摘要
本發(fā)明涉及光伏多晶硅鑄錠爐的控溫裝置，屬于光伏多晶硅鑄錠爐的溫度自動化控制技術領域；本裝置包括安裝在光伏多晶硅鑄錠爐上的控溫熱電偶，還包括光伏多晶硅鑄錠爐上的光學高溫計、主控制器、模擬量輸出模塊、功率控制器和交流電源；其中，所述控溫熱電偶和光學高溫計的溫度輸出端分別與主控制器的輸入端相連，主控制器的輸出端通過模擬量輸出模塊與功率控制器的輸入端相連，功率控制器的輸出端與光伏多晶硅鑄錠爐的加熱器相連，所述交流電源的輸入端也與功率控制器的另一輸入端相連。同時采用光學高溫計和熱電偶進行溫度控制。本發(fā)明具有操作方便，控溫可靠、精度高等特點，極大提高多晶硅鑄錠質量。
文檔編號G05D23/22GK101968666SQ20101026028
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權日2010年8月23日
發(fā)明者于慶廣, 馮龑, 翟志華 申請人:清華大學;江西旭陽雷迪高科技股份有限公司;江蘇華盛天龍光電設備股份有限公司