一种多晶硅生长控制方法技术

本发明专利技术公开一种多晶硅生长控制方法，包括：建立快速熔断控制曲线，并写入DCS系统；通过建立数学模型，获取U

【技术实现步骤摘要】
一种多晶硅生长控制方法


[0001]本专利技术属于多晶硅
，具体涉及一种多晶硅生长控制方法。

技术介绍

[0002]目前，国内大部分多晶硅企业在多晶硅的生产时采用的生产工艺控制模式基本相同，主要是基于多晶硅棒直径计算或温度测量设定通过控制料量配比和电流以生产出获得高价值的多晶硅产品，而国外主要是采用恒温控制技术直线进料控制模式。在上述这些控制模式中，测温或测直径均需借助于外部设备通过视镜进行测量，考虑到大直径还原炉的流场和温场的复杂性，普遍采用以点温度代表整体温度或以单根多晶硅棒直径代表整体多晶硅棒直径的方式进行测量，而随着生产过程中生长的硅棒直径增大，形态发生变化，以及反应硅粉的增多，上述测量方式必然出现误差，如果不能及时对控制值纠偏，必然会出现生产工艺控制偏离实际生长情况，带来一系列生产或质量问题。
[0003]然而，在多晶硅实际生长过程中，由于大直径还原炉流场和温场的复杂性，导致经常会出现硅棒生长速率与供电系统设计的U-I曲线不匹配的现象，比如，加大电流后，而实际上硅棒并没有生长到预计大小，即硅棒生长出现偏差，导致该电流下电压降不到生产系统的容许值，在此运行情况下加快大电流的给定则会造成电流偏高，容易导致快熔保险丝出现过载现象，使快熔温度升高，温度升高后保险丝实际载流值变小，电流稍有波动就会导致保险丝熔断，对多晶硅生产系统的电源控制柜安全稳定运行造成重大影响，如长期过载运行会导致电气运行损坏严重，将会严重影响还原炉生产。目前，当还原炉内硅棒生长出现偏差时，在工艺控制参数优化过程中，几乎全部依赖于工作人员的经验，根据炉温和运行情况进行预判并对各参数进行调整，调整过程繁杂且漫长，效果甚微。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种多晶硅生长控制方法，可对还原炉内多晶硅的生长过程进行及时纠偏调整，避免还原炉运行超负荷导致的电气故障，获得多晶硅生长速率稳定可控的生长模式，有利于获得品质均匀的多晶硅产品。
[0005]解决上述技术问题的技术方案为：
[0006]一种多晶硅生长控制方法，包括：
[0007]S1根据还原炉配套供电控制系统的变压器可控硅快熔参数建立快速熔断控制曲线，并写入DCS系统；
[0008]S2通过收集的还原炉以往运行中达到预期指标性能的炉次的电流和电压数据建立数学模型，获取U-I标准曲线，并写入DCS系统；
[0009]S3制定基准供料表，并将所述基准供料表中的各参数值设定在DCS系统上，并将DCS系统与还原炉的供电控制系统通过网络及相应的通讯协议实现实时数据交互，在生产过程中基于DCS系统采集还原炉运行电流和电压的实时数据，并得到U-I实时曲线；
[0010]S4将U-I实时曲线和U-I标准曲线进行对比，并根据U-I实时曲线中的实际电压和U-I标准曲线中的标准电压的对比结果对制定的所述基准供料表中的参数值进行修正，以使在实际电流达到标准电流时的实际电压达到标准电压，得到最终控制曲线和按所述最终控制曲线生产得到的品质均匀的多晶硅产品。
[0011]优选的是，所述步骤S2通过收集的还原炉以往运行中达到预期指标性能的炉次的电流和电压数据通过建立数学模型，获取U-I标准曲线，具体包括以下步骤：
[0012]在以往的多晶硅生产炉次中，选取硅棒生长速率、电耗、以及免洗料/菜花料/珊瑚料占比达到预期指标的炉次，并根据所选取的炉次在生产过程中的实际电压电流数据建立数学模型，拟合得到所述U-I标准曲线，其中，所述U-I标准曲线的方程式为：
[0013]U＝aI6+bI5+cI4+dI3+eI2+fI+K
[0014]其中，a、b、c、d、e、f分别为拟合产生的控制系数，且a、b、c、d、e、f不同时为零；K为常数；I＞0。
[0015]优选的是，所述硅棒生长速率、电耗、以及免洗料/菜花料/珊瑚料占比达到预期指标是指：所述硅棒生长速率＞80Kg/h，所述电耗＜50KWh/kg，以及所述免洗料/菜花料/珊瑚料占比＞80％。
[0016]优选的是，在同一电流下，所述U-I标准曲线中的标准电压小于或等于所述快速熔断控制曲线中的快熔电压。
[0017]优选的是，所述步骤S4将U-I实时曲线和U-I标准曲线进行对比，并根据U-I实时曲线中的实际电压和U-I标准曲线中的标准电压的对比结果对制定的所述基准供料表中的参数值进行修正，包括：
[0018]每隔周期t1,将实际电压和标准电压进行一次对比，得到电压实际偏差值ΔU；
[0019]将电压实际偏差值ΔU的绝对值与预设的电压运行偏差设定值ΔU0进行对比，并在当电压实际偏差值ΔU的绝对值大于预设的电压运行偏差设定值ΔU0，且保持所述电压实际偏差值ΔU的时间达到电压偏离判断时间t2时，DCS系统触发电流/氢气/三氯氢硅调整机制。
[0020]优选的是，所述周期t1为5-10min；
[0021]所述电压运行偏差设定值ΔU0为对应的标准电压和对应的快速熔断控制曲线上的电压的差值的5％-10％；
[0022]所述电压偏离判断时间为5-10min,且≥所述周期t1。
[0023]优选的是，对不同的硅棒生长速率、电耗、以及免洗料/菜花料/珊瑚料占比的多晶硅生产炉次，分别确定U-I标准曲线；
[0024]且同一还原炉炉型，采用相同的U-I标准曲线。
[0025]优选的是，对于不同的还原炉炉筒，分别建立U-I标准曲线；
[0026]且，每个还原炉内的硅棒分为多个相进行布置，对每相的实际电压、实际电流分别单独实时采集，分别得到不同相的U-I标准曲线。
[0027]优选的是，所述方法还包括：
[0028]S5将上一个多晶硅生产炉次的最终控制曲线用于作为下一个多晶硅生产炉次的纠正曲线。
[0029]本专利技术的多晶硅生长控制方法，基于全过程DCS(分布式计算机控制系统)控制与
供电控制系统的实时数据交互，将电压降作为还原生产过程中的关键控制点，采用自动调节抵消干扰因素波动的影响，建立U-I(电压-电流)标准曲线控制模式，从而使电压稳定下降，进而避免运行超负荷电气故障；并且，采用流场模拟(由POLYSIM软件模拟)和伏安特性曲线(即U-I曲线)相结合的控制模式实现免洗料快速生长，可以实现单台还原炉过程自动化独立控制，获得生长速度稳定可控的生长模式和降电耗控制方式，有利于获得低成本高品质的多晶硅产品。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例中多晶硅生长控制方法的步骤流程图；
[0031]图2为本专利技术实施例中各种曲线的示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例中36对棒还原炉配套电控系统的变压器可控硅快速熔断控制曲线图；
[0033]图4为本专利技术实施例中的快速熔断控制曲线与各相的U-I实时曲线的对比图。
[0034]图中：1-快速熔断控制曲线；2-U-I实时曲线；3-U-I标准曲线。
具体实施方式
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅生长控制方法，包括：S1根据还原炉配套供电控制系统的变压器可控硅快熔参数建立快速熔断控制曲线，并写入DCS系统；S2通过收集的还原炉以往运行中达到预期指标性能的炉次的电流和电压数据建立数学模型，获取U-I标准曲线，并写入DCS系统；S3制定基准供料表，并将所述基准供料表中的各参数值设定在DCS系统上，并将DCS系统与还原炉的供电控制系统通过网络及相应的通讯协议实现实时数据交互，在生产过程中基于DCS系统采集还原炉运行电流和电压的实时数据，并得到U-I实时曲线；S4将U-I实时曲线和U-I标准曲线进行对比，并根据U-I实时曲线中的实际电压和U-I标准曲线中的标准电压的对比结果对制定的所述基准供料表中的参数值进行修正，以使在实际电流达到标准电流时的实际电压达到标准电压，得到最终控制曲线和按所述最终控制曲线生产得到的品质均匀的多晶硅产品。2.根据权利要求1所述的多晶硅生长控制方法，其特征在于，所述步骤S2通过收集的还原炉以往运行中达到预期指标性能的炉次的电流和电压数据建立数学模型，获取U-I标准曲线，具体包括以下步骤：在以往的多晶硅生产炉次中，选取硅棒生长速率、电耗、以及免洗料/菜花料/珊瑚料占比达到预期指标的炉次，并根据所选取的炉次在生产过程中的实际电压电流数据建立数学模型，拟合得到所述U-I标准曲线，其中，所述U-I标准曲线的方程式为：U＝aI6+bI5+cI4+dI3+eI2+fI+K其中，a、b、c、d、e、f分别为拟合产生的控制系数，且a、b、c、d、e、f不同时为零；K为常数；I＞0。3.根据权利要求2所述的多晶硅生长控制方法，其特征在于，所述硅棒生长速率、电耗、以及免洗料/菜花料/珊瑚料占比达到预期指标是指：所述硅棒生长速率＞80Kg/h，所述电耗＜50KWh/kg，以及所述免洗料/菜花料/珊瑚料占比＞80％。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长圣，李大伟，刘丹丹，李伟，吕海花，
申请(专利权)人：新特能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：