一种多晶硅还原电源及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种多晶硅还原电源及其控制方法，主要包括主变压器、功率控制组件、调节组件、升压变压器、维持开关、击穿开关、保护开关、打压开关、切换开关、主开关；主要采用调节组件和升压变压器对硅芯组实施高压击穿，结合维持开关对击穿后的硅芯组予以维持，再运用功率控制组件使击穿后的硅芯组处于运行状态；通过保护开关对功率控制组件实现零电压保护，有效防止了击穿硅芯过程中高压串入功率控制组件，减少了功率控制组件输出端与硅芯组之间的开关器件，节省了开关器件，降低了成本和开关器件的损耗。通过采用反并联晶闸管组与可控开关组合而成的主开关，相对传统真空断路器体积更小，节省了多晶硅还原电源柜体的体积和占地空间。间。间。

【技术实现步骤摘要】
一种多晶硅还原电源及其控制方法


[0001]本专利技术涉及多晶硅还原电源
，特别涉及一种多晶硅还原电源及其控制方法。

技术介绍

[0002]多晶硅还原炉通常包括主变压器、功率电源、高压启动电源，先采用高压启动电源依次对各硅芯进行高压击穿，再通过功率电源对硅芯进行持续加热，在功率电源的输出端与硅芯之间设有开关器件，如专利申请号为202210858679.2的文献中的QF1、QF2为开关器件，再如专利申请号为202222894085.5中的QF1、QF2为开关器件。该类开关器件通常为高压真空断路器，因其工作电压高、电流大，存在体积大、成本高、损耗高的问题，导致整个多晶硅还原电源柜体体积大。
[0003]随着本领域技术的发展，专利申请号为202211296549.0的文献，虽然提及采用可控开关Q1，但文字描述和附图相冲突，且变压变流器连接关系不明确，以致整个技术方案完全不能实现。主要有，其说明书0003段提到“仅通过变压变流器进行升压升流以击穿硅棒”，但说明书0007段只记载了“变压变流器的第一端与所述还原变压器的副边线圈的第二端连接”，然而，变压变流器只从N线取电是不能实现升压的。其说明书0058段记载了“所述第二可控开关Q2的第一端分别与所述辅调压器2及所述变压变流器3连接”，说明书0063段记载了“击穿：VB1、VB2
→
R4
→
Q3合闸
→
变压变流器3”，再结合图1，由于第二可控开关Q2的第一端分别与所述辅调压器2及所述变压变流器3连接，以致VB1、VB2输出与变压变流器3连接，造成短路，因此电流不会流经、Q3，也即不能实现第三硅芯组击穿。
[0004]为此，需要提供一种可减少功率电源与各硅芯组首尾两端之间的开关器件的多晶硅还原电源，以降低成本、降低开关损耗、减小体积和占用空间。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于取消功率电源（功率控制组件）与硅芯组之间的开关器件（如真空断路器），以节约成本、降低损耗，减小体积，节约占地面积，达到节约资源的目的，提供一种多晶硅还原电源及其控制方法。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术实施例提供了以下技术方案：作为一种击穿开关连接在升压变压器的副边一端，且可对硅芯组进行正向击穿或反向击穿的方案，提出一种多晶硅还原电源：一种多晶硅还原电源，主要包括主变压器、功率控制组件、调节组件、维持开关、击穿开关、保护开关、升压变压器、打压开关、切换开关、主开关；所述主变压器包括多个不同电压的输出端、一个公共输出端，多个不同电压的输出端分别与功率控制组件的输入端、调节组件的输入端连接；所述功率控制组件的输出端与N组串联的硅芯组的首端连接，所述主变压器的公共输出端经主开关与N组串联的硅芯组的尾端连接；所述保护开关并联于功率控制组件的
输出端与主变压器的公共输出端之间；N≥5，每组硅芯组中包含至少一个硅芯；所述调节组件的输出端通过维持开关、打压开关与硅芯组连接；所述调节组件的输出端还与升压变压器的原边一端连接，升压变压器的原边另一端与主变压器的公共输出端连接；所述升压变压器的副边一端连接至击穿开关，击穿开关经过多个打压开关分别与各硅芯组的一端连接；除第N组硅芯组外，其他相邻两组硅芯组之间经至少一个切换开关连接至升压变压器的副边另一端；升压变压器的副边另一端经切换开关连接至主变压器的公共输出端；或者是，所述升压变压器的副边一端连接至击穿开关，击穿开关经过多个打压开关与除第一组外的各硅芯组的尾端连接；除第N组硅芯组外，其他相邻两组硅芯组之间经切换开关连接至升压变压器的副边另一端；第N
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2组硅芯组首端经切换开关连接至主变压器的公共输出端。
[0007]在上述方案中，主要采用调节组件和升压变压器对硅芯组实施高压击穿，结合维持开关对击穿后的硅芯组予以维持，再运用功率控制组件使击穿后的硅芯组处于运行状态，通过保护开关对功率控制组件实现零电压保护，有效防止了击穿硅芯过程中高压串入功率控制组件，实现了功率控制组件输出端与硅芯组之间只需一个主开关，节省了开关器件，降低了成本和开关器件的损耗，同时还节省了多晶硅还原电源柜体的体积和占地空间。
[0008]所述保护开关包括第一保护开关；第一保护开关的第一端分别与功率控制组件的输出端、N组串联的硅芯组的首端连接，第一保护开关的第二端分别与主变压器的公共输出端、主开关的第一端连接。
[0009]所述保护开关还包括第二保护开关；第二保护开关的第一端与所述第一保护开关的第一端连接，第二保护开关的第二端接地。
[0010]在上述方案中，为了对功率控制组件实现零电压保护，有效防止击穿硅芯过程中高压串入功率控制组件，提出了保护开关及其在电路中的连接关系。
[0011]所述主变压器包括M组不同电压的输出端，所述功率控制组件包括M组输入端，功率控制组件的M组输入端与主变压器M组不同电压的输出端一一对应连接；所述调节组件包括至少一个调节单元；所述调节单元为一个，该调节单元的输入端连接至主变压器电压最高的输出端，该调节单元的输出端连接至维持开关的第一端，同时还连接至升压变压器的原边一端；或者是，所述调节单元为两个，包括第一调节单元、第二调节单元，其中，第一调节单元的输入端连接至主变压器电压最高的输出端，第一调节单元的输出端连接至维持开关的第一端，所述第二调节单元的输入端连接至主变压器任意一组不同电压的输出端，第二调节单元的输出端直接连接至升压变压器的原边一端。
[0012]所述第二调节单元的输入端连接至主变压器电压最高的输出端，或连接至主变压器电压次高的输出端。
[0013]在上述方案中，通过对功率控制组件的M组输入端的开闭控制，可以选择主变压器对应的电压输出端为电路输出电压，一般来说，主变压器的第1组电压输出端所输出的电压值最高。所述调节单元可以为一个或两个，采用两个调节单元可实现叠层输出，以降低电网谐波。
[0014]作为一种击穿开关连接在升压变压器的副边一端，且可对5组硅芯组进行正向击穿的方案：N=5，分别为第一硅芯组、第二硅芯组、第三硅芯组、第四硅芯组、第五硅芯组；所述打压开关包括第一打压开关、第二打压开关、第三打压开关、第四打压开关、第五打压开关；所述切换开关包括第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关；所述调节组件的输出端与维持开关的第一端连接，维持开关的第二端分别与第一打压开关的第一端、第二打压开关的第一端、第三打压开关的第一端、第四打压开关的第一端、第五打压开关的第一端连接；第一打压开关的第二端与第一硅芯组的第一端连接，第二打压开关的第二端分别与第二硅芯组的第二端、第三硅芯组的第一端连接，第三打压开关的第二端分别与第三硅芯组的第二端、第四硅芯组的第一端连接，第四打压开关的第二端分别与第四硅芯组的第二端、第五硅芯组的第一端连接，第五打压开关的第二端与第五硅芯组的第二端连接；第五硅芯组的第二端还与主开关的第二端连接；所述升压变压器的副边一端与击穿开关的第一端连接，击穿开关的第二端分别与第一打压开关的第一端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅还原电源，其特征在于：主要包括主变压器、功率控制组件、调节组件、维持开关、击穿开关、保护开关、升压变压器、打压开关、切换开关、主开关；所述主变压器包括多个不同电压的输出端、一个公共输出端，多个不同电压的输出端分别与功率控制组件的输入端、调节组件的输入端连接；所述功率控制组件的输出端与N组串联的硅芯组的首端连接，所述主变压器的公共输出端经主开关与N组串联的硅芯组的尾端连接；所述保护开关并联于功率控制组件的输出端与主变压器的公共输出端之间；N≥5，每组硅芯组中包含至少一个硅芯；所述调节组件的输出端通过维持开关、打压开关与硅芯组连接；所述调节组件的输出端还与升压变压器的原边一端连接，升压变压器的原边另一端与主变压器的公共输出端连接；所述升压变压器的副边一端连接至击穿开关，击穿开关经过多个打压开关分别与各硅芯组的一端连接；除第N组硅芯组外，其他相邻两组硅芯组之间经至少一个切换开关连接至升压变压器的副边另一端；升压变压器的副边另一端经切换开关连接至主变压器的公共输出端；或者是，所述升压变压器的副边一端连接至击穿开关，击穿开关经过多个打压开关与除第一组外的各硅芯组的尾端连接；除第N组硅芯组外，其他相邻两组硅芯组之间经切换开关连接至升压变压器的副边另一端；第N
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2组硅芯组首端经切换开关连接至主变压器的公共输出端。2.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原电源，其特征在于：所述保护开关包括第一保护开关；第一保护开关的第一端分别与功率控制组件的输出端、N组串联的硅芯组的首端连接，第一保护开关的第二端分别与主变压器的公共输出端、主开关的第一端连接。3.根据权利要求2所述的一种多晶硅还原电源，其特征在于：所述保护开关还包括第二保护开关；第二保护开关的第一端与所述第一保护开关的第一端连接，第二保护开关的第二端接地。4.根据权利要求3所述的一种多晶硅还原电源，其特征在于：所述主变压器包括M组不同电压的输出端，所述功率控制组件包括M组输入端，功率控制组件的M组输入端与主变压器M组不同电压的输出端一一对应连接；所述调节组件包括至少一个调节单元；所述调节单元为一个，该调节单元的输入端连接至主变压器电压最高的输出端，该调节单元的输出端连接至维持开关的第一端，同时还连接至升压变压器的原边一端；或者是，所述调节单元为两个，包括第一调节单元、第二调节单元，其中，第一调节单元的输入端连接至主变压器电压最高的输出端，第一调节单元的输出端连接至维持开关的第一端，所述第二调节单元的输入端连接至主变压器任意一组不同电压的输出端，第二调节单元的输出端直接连接至升压变压器的原边一端。5.根据权利要求4所述的一种多晶硅还原电源，其特征在于：所述第二调节单元的输入端连接至主变压器电压最高的输出端，或连接至主变压器电压次高的输出端。6.根据权利要求4所述的一种多晶硅还原电源，其特征在于：N=5，分别为第一硅芯组、第二硅芯组、第三硅芯组、第四硅芯组、第五硅芯组；所述打压开关包括第一打压开关、第二打压开关、第三打压开关、第四打压开关、第五打压开关；所述切换开关包括第一切换开关、
第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关；所述调节组件的输出端与维持开关的第一端连接，维持开关的第二端分别与第一打压开关的第一端、第二打压开关的第一端、第三打压开关的第一端、第四打压开关的第一端、第五打压开关的第一端连接；第一打压开关的第二端与第一硅芯组的第一端连接，第二打压开关的第二端分别与第二硅芯组的第二端、第三硅芯组的第一端连接，第三打压开关的第二端分别与第三硅芯组的第二端、第四硅芯组的第一端连接，第四打压开关的第二端分别与第四硅芯组的第二端、第五硅芯组的第一端连接，第五打压开关的第二端与第五硅芯组的第二端连接；第五硅芯组的第二端还与主开关的第二端连接；所述升压变压器的副边一端与击穿开关的第一端连接，击穿开关的第二端分别与第一打压开关的第一端、第二打压开关的第一端、第三打压开关的第一端、第四打压开关的第一端、第五打压开关的第一端连接；所述升压变压器的副边另一端分别与第一切换开关的第一端、第四切换开关的第一端连接，第二切换开关的第一端、第三切换开关的第一端、第四切换开关的第二端、主开关的第一端分别与主变压器的公共输出端连接，第一切换开关的第二端分别与第一硅芯组的第二端、第二硅芯组的第一端连接，第二切换开关的第二端分别与第二硅芯组的第二端、第三硅芯组的第一端连接，第三切换开关的第二端分别与第三硅芯组的第二端、第四硅芯组的第一端连接。7.根据权利要求6所述的一种多晶硅还原电源，其特征在于：将第二切换开关的第一端与主变压器的公共输出端连接，替换为：第二切换开关的第一端与升压变压器的副边另一端连接。8.根据权利要求6所述的一种多晶硅还原电源，其特征在于：将第二切换开关的第一端与主变压器的公共输出端连接，替换为：第二切换开关的第一端与升压变压器的副边另一端连接；将第三切换开关的第一端与主变压器的公共输出端连接，替换为：将第三切换开关的第一端与升压变压器的副边另一端连接。9.根据权利要求6
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8任一项所述的一种多晶硅还原电源，其特征在于：每组硅芯组中仅包含一个硅芯；或者是，第一硅芯组、第二硅芯组中仅包含一个硅芯，剩下的硅芯组中包含二个或三个硅芯。10.根据权利要求4所述的一种多晶硅还原电源，其特征在于：N=5，分别为第一硅芯组、第二硅芯组、第三硅芯组、第四硅芯组、第五硅芯组；所述打压开关包括第一打压开关、第二打压开关、第三打压开关、第四打压开关；所述切换开关包括第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关；所述调节组件的输出端与维持开关的第一端连接，维持开关的第二端分别与第一打压开关的第一端、第二打压开关的第一端、第三打压开关的第一端、第四打压开关的第一端连接；第一打压开关的第二端分别与第二硅芯组的第二端、第三硅芯组的第一端连接，第二打压开关的第二端分别与第三硅芯组的第二端、第四硅芯组的第一端连接，第三打压开关的第二端分别与第四硅芯组的第二端、第五硅芯组的第一端连接，第四打压开关的第二端与第五硅芯组的第二端连接；第五硅芯组的第二端还与主开关的第二端连接；所述升压变压器的副边一端与击穿开关的第一端连接，击穿开关的第二端分别与第一打压开关的第一端、第二打压开关的第一端、第三打压开关的第一端、第四打压开关的第一
端连接；所述升压变压器的副边另一端分别与第一切换开关的第一端、第二切换开关的第一端、第三切换开关的第一端连接，第四切换开关的第一端分别与第二硅芯组的第二端、第三硅芯组第一端连接，第四切换开关的第二端、主开关的第一端分别与主变压器的公共输出端连接，第一切换开关的第二端分别与第一硅芯组的第二端、第二硅芯组的第一端连接，第二切换开关的第二端分别与第二硅芯组的第二端、第三硅芯组的第一端连接，第三切换开关的第二端分别与第三硅芯组的第二端、第四硅芯组的第一端连接。11.根据权利要求10所述的一种多晶硅还原电源，其特征在于：每组硅芯组中仅包含一个硅芯；或者是，第四硅芯组、第五硅芯组中仅包含一个硅芯，剩下的硅芯组中包含二个或三个硅芯。12.根据权利要求6、7、8、10任一项所述的一种多晶硅还原电源，其特征在于：所述主开关包括第一主开关和/或第二主开关；所述第一主开关的第一端与主变压器的公共输出端连接，第一主开关的第二端与第N组硅芯组的第二端连接；所述第二主开关的第一端与主变压器的公共输出端连接，第二主开关的第二端与第N组硅芯组的第二端连接。13.一种多晶硅还原电源的控制方法，适用于对权利要求10或11所述的一种多晶硅还原电源的控制，其特征在于：主要包括以下步骤：击穿第五硅芯组：闭合第一保护开关、第二保护开关、击穿开关、第三打压开关、主开关、第四切换开关、第二切换开关，升压变压器的副边接通形成击穿回路，由主变压器通过调节组件和升压变压器输出高电压击穿第五硅芯组；维持第五硅芯组：断开第一保护开关、第二保护开关、击穿开关、第四切换开关、第二切换开关，闭合维持开关，形成维持回路，由主变压器经调节组件给第五硅芯组供电，使第五硅芯组处于维持状态；击穿第四硅芯组：闭合击穿开关、第三切换开关，升压变压器的副边接通形成击穿回路，由主变压器通过调节组件和升压变压器输出高电压击穿第四硅芯组；维持第四硅芯组：断开击穿开关、第三打压开关、第三切换开关，闭合第二打压开关，形成维持回路，由主变压器经调节组件给第四硅芯组供电，使第四硅芯组处于维持状态；击穿第三硅芯组：闭合击穿开关、第二切换开关，升压变压器的副边接通形成击穿回路，由主变压器通过调节组件和升压变压器输出高电压击穿第三硅芯组；维持第三硅芯组：断开击穿开关、第二打压开关、第二切换开关，闭合第一打压开关，形成维持回路，由主变压器经调节组件给第三硅芯组、第四硅芯组、第五硅芯组供电，使第三硅芯组、第四硅芯组、第五硅芯组处于维持状态；击穿第二硅芯组：闭合击穿开关、第一切换开关，升压变压器的副边接通形成击穿回路，由主变压器通过调节组件和升压变压器输出高电压击穿第二硅芯组；维持第三硅芯组～第五硅芯组：断开击穿开关、第一打压开关、主开关，闭合第四打压开关、第四切换开关，形成维持回路，由主变压器经调节组件给第五硅芯组、第四硅芯组、第三硅芯组供电，使第五硅芯组、第四硅芯组、第三硅芯组处于维持状态；击穿第一硅芯组：断开第一切换开关，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗阳，刘毅，邓永华，谭兵，
申请(专利权)人：四川英杰电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：