一种多晶硅还原炉电源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多晶硅还原炉电源系统，包括工频电源，工频电源的输出端连接于负载的两端，还包括高频电源和用于使高频电源与工频电源叠加的耦合谐振槽路，耦合谐振槽路设于高频电源的输出端，耦合谐振槽路的输出端连接于负载的两端。此种多晶硅还原炉电源系统中，工频电源与高频电源并列叠加运行为同一负载供电，硅棒内外温差梯度较小，硅棒内外温度分布更加均匀，可以防止硅芯熔化，减少硅芯机械应力，避免裂棒和系统停车，减少热点，使硅棒能够生长成的直径更大一些，生产效率得到提高；此种复合电源能够合理利用高频电源的集肤效应，以较小的电流维持加热温度，有效降低能耗；高频电源与工频电源可以分别独立进行控制，投退方便快捷。

Polysilicon reduction furnace power supply system

The invention discloses a polysilicon reduction furnace power supply system, including the power supply, the power supply output end connected to both ends of the load, including high frequency power and for coupling resonant circuit of high frequency power and power supply. The output coupled resonant circuit in high frequency power supply, the output end of the coupled resonant circuit connected to both ends of the load. The polysilicon reducing furnace power supply system, power supply and high frequency power supply for the same parallel overlapping operation load power supply, the silicon rod inside and outside temperature gradient is smaller and more uniform temperature distribution inside and outside the silicon rod, can prevent the silicon core melt and reduce silicon core mechanical stress, avoid rod system and parking, reduce the hot spot, the silicon rod can grow a larger diameter, the production efficiency is improved; the composite power supply can reasonably use the skin effect of high-frequency power supply, with a smaller current to maintain the heating temperature, effectively reduce the energy consumption; high frequency power and power supply can be independently controlled, convenient switching.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源
，特别涉及一种多晶硅还原炉电源系统。
技术介绍
目前，国内多晶硅还原炉电源系统已经打破了国外技术的垄断，在原有多晶硅还原炉电源系统基础上研制出了精度更高、稳定性更好、硅材料生产成本更低的高性能多晶硅还原炉电源系统。一种典型的多晶硅还原炉电源系统采用多层电源叠层控制技术，使每组功率回路接收4、5种电压等级的电源，叠层输出功率电源。多层电源叠层控制能够有效提高还原电源效率、减小谐波。由于这种电源技术采用的是普通的交流电加热硅棒，因而可以称此种多晶硅还原炉电源系统为工频电源系统。然而，由于工频电源调功柜频率较低，通常为50Hz或者60Hz，使得硅棒在加热过程中，由于外层隔热，硅棒内部温度比表面的温度要高。硅棒的直径越大，硅棒内外的温差也越大，当硅棒内部温度达到1414℃后，硅棒将熔毁。因此，工频电源系统限制了硅棒的直径以及多晶硅的产量，且生产能耗也较大。因此，如何提高多晶硅还原炉电源系统的适用性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种多晶硅还原炉电源系统，该多晶硅还原炉电源系统的适用性较好。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多晶硅还原炉电源系统，包括工频电源，所述工频电源的输出端连接于负载的两端，还包括高频电源和用于使所述高频电源与所述工频电源叠加的耦合谐振槽路，所述耦合谐振槽路设于所述高频电源的输出端，所述耦合谐振槽路的输出端连接于所述负载的两端。优选地，所述耦合谐振槽路中设有用于耦合的耦合高频变压器。优选地，所述高频电源、所述耦合谐振槽路与所述工频电源均连接于PLC控制器。优选地，所述高频电源包括能够自动跟踪所述负载变化频率的全数字化IGBT高频控制器。优选地，所述耦合谐振槽路与所述负载之间设有用于在高压击穿硅芯时隔离所述高频电源的隔离开关。优选地，所述高频电源的控制电路板集成于高频电源控制箱中，所述高频电源控制箱包括金属外壳且所述金属外壳接地。优选地，所述高频电源控制箱内设有散热风扇。优选地，所述高频电源控制箱的门板为重复折边结构，且所述高频电源控制箱的内部封板为绝缘板。优选地，所述高频电源的出线母排为铜板或者铜管。优选地，所述出线母排的截面面积范围为0.9A/mm2至1.1A/mm2。本专利技术提供的多晶硅还原炉电源系统包括工频电源、高频电源和耦合谐振槽路。其中，工频电源的输出端连接于负载的两端，耦合谐振槽路设置在高频电源的输出端，耦合谐振槽路的输出端连接在负载的两端，耦合谐振槽路可以实现高频电源与低频电源叠加的同时防止高频电源影响工频电源的正常工作。此种多晶硅还原炉电源系统中，高频电源输出与负载匹配并提供低阻抗通道，通过耦合谐振槽路实现高频电源和工频电源的叠加，使工频电源与高频电源并列叠加运行为同一负载供电，可以使负载在接受工频和高频两种频率的电源环境下生长。其中，工频电源承担维持硅棒温度的大功率基本负荷，高频电源主要作用于硅棒表面，使电流更多地集中在硅棒表面，硅棒表面可以维持较高的温度，即在硅棒截面的电流分布中，工频电流分布比较平均，高频电流主要作用于硅棒表面。可见，在工频电源与高频电源的作用下，硅棒内外温差梯度较小，硅棒内外温度分布更加均匀，可以防止硅芯熔化，减少硅芯机械应力，避免裂棒和系统停车，减少热点，使硅棒能够生长成的直径更大一些，生产效率得到提高；此种复合电源能够合理利用高频电源的集肤效应，以较小的电流维持加热温度，有效降低能耗；高频电源与工频电源可以分别独立进行控制，投退方便快捷。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供多晶硅还原炉电源系统的具体实施例的结构示意图；图2为本专利技术所提供多晶硅还原炉电源系统的具体实施例的电路图；图3为本专利技术所提供多晶硅还原炉电源系统的具体实施例中负载中的截面电流分布图；图4为本专利技术所提供多晶硅还原炉电源系统的具体实施例中高频电源控制箱的结构示意图。图1至图4中，1为主变压器，2为工频电源，3为负载，31为工频电流，32为高频电流，4为耦合谐振槽路，41为耦合高频变压器，42为隔离开关，5为高频电源，6为高频电源控制箱，7为PLC控制器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的核心是提供一种多晶硅还原炉电源系统，该多晶硅还原炉电源系统的适用性较好。请参考图1至图4，图1为本专利技术所提供多晶硅还原炉电源系统的具体实施例的结构示意图；图2为本专利技术所提供多晶硅还原炉电源系统的具体实施例的电路图；图3为本专利技术所提供多晶硅还原炉电源系统的具体实施例中负载中的电流分布图；图4为本专利技术所提供多晶硅还原炉电源系统的具体实施例中高频电源控制箱的结构示意图。本专利技术所提供多晶硅还原炉电源系统的一种具体实施例中，多晶硅还原炉电源系统包括工频电源2、高频电源5和耦合谐振槽路4。其中，工频电源2的输出端连接于负载3的两端，耦合谐振槽路4设置在高频电源5的输出端，耦合谐振槽路4的输出端连接在负载3的两端，耦合谐振槽路4可以实现高频电源5与低频电源叠加，同时可以防止高频电源5影响工频电源2的正常工作。工频电源2与高频电源5可以均由主变压器1供电。其中，本文中的负载3为多晶硅棒。此种多晶硅还原炉电源系统中，高频电源输出与负载3匹配并提供低阻抗通道，通过耦合谐振槽路4实现高频电源5和工频电源2的叠加，使工频电源2与高频电源5并列叠加运行为同一负载3供电，可以使负载3在接受工频和高频两种频率的电源环境下生长。其中，工频电源2承担维持硅棒温度的大功率基本负荷，高频电源5主要作用于硅棒表面，使电流更多地集中在硅棒表面，硅棒表面可以维持较高的温度，即在硅棒截面的电流分布中，工频电流31分布比较平均，高频电流32主要作用于硅棒表面。可见，在工频电源2与高频电源5的作用下，硅棒内外温差梯度较小，硅棒内外温度分布更加均匀，可以防止硅芯熔化，减少硅芯机械应力，避免裂棒和系统停车，减少热点，使硅棒能够生长成的直径更大一些，生产效率得到提高；此种复合电源能够合理利用高频电源5的集肤效应，以较小的电流维持加热温度，有效降低能耗；高频电源5与工频电源2可以分别独立进行控制，投退方便快捷。具体地，耦合谐振槽路4中设有耦合高频变压器41，以实现耦合。当然，耦合谐振槽路4中还可以连接有其他用于实现高频电源5与工频电源2叠加的部件。一种优选的使用方式中，先仅使工频电源2正常运行，当硅棒生长到一定直径后，投入高频电源5，使负载3上同时得到两种不同频率的电流并继续加热生长。其中，工频电源2和高频电源5可以均采用脱盐水进行冷却。因多晶硅还原炉刚开始启动时，硅棒直径较细，硅棒内外温差不大，此时不需要对硅棒表面进行加热即可满足工艺要求，当硅棒生长到一定直径后内外温差较大，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅还原炉电源系统，包括工频电源，所述工频电源的输出端连接于负载的两端，其特征在于，还包括高频电源和用于使所述高频电源与所述工频电源叠加的耦合谐振槽路，所述耦合谐振槽路设于所述高频电源的输出端，所述耦合谐振槽路的输出端连接于所述负载的两端。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅还原炉电源系统，包括工频电源，所述工频电源的输出端连接于负载的两端，其特征在于，还包括高频电源和用于使所述高频电源与所述工频电源叠加的耦合谐振槽路，所述耦合谐振槽路设于所述高频电源的输出端，所述耦合谐振槽路的输出端连接于所述负载的两端。2.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉电源系统，其特征在于，所述耦合谐振槽路中设有用于耦合的耦合高频变压器。3.根据权利要求2所述的多晶硅还原炉电源系统，其特征在于，所述高频电源、所述耦合谐振槽路与所述工频电源均连接于PLC控制器。4.根据权利要求3所述的多晶硅还原炉电源系统，其特征在于，所述高频电源包括能够自动跟踪所述负载变化频率的全数字化IGBT高频控制器。5.根据权利要求1至4任意一项所述的多晶硅还原炉电源系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清华，张滔滔，田祥均，
申请(专利权)人：重庆大全泰来电气有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50