一种多晶硅电源及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种多晶硅电源及其控制方法，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；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无开关器件，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电源柜体的体积和占地空间。省了多晶硅电源柜体的体积和占地空间。省了多晶硅电源柜体的体积和占地空间。

【技术实现步骤摘要】
一种多晶硅电源及其控制方法


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

技术介绍

[0002]多晶硅电源通常包括主变压器、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（如申请号为202110701697.5中的QF1，申请号为202222894085.5中的QF1、QF2）。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，整个多晶硅电源柜体体积大的不足之处。为此，需提供一种功率电源与硅芯首尾两端之间无开关器件的多晶硅电源，以降低成本、开关损耗、减小体积和占用空间。

技术实现思路

[0003]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，提供一种多晶硅电源及其控制方法。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术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和反向击穿的方案，提出一种多晶硅电源：一种多晶硅电源，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；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和主变压器的公共输出端分别与N组串联的硅芯组的首尾两端连接；所述保护开关与N组串联的硅芯组并联；N≥3，每组硅芯组中包括至少一个硅芯；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经击穿开关、打压开关与各硅芯组一端连接，各硅芯组的另一端经至少一个切换开关连接至升压变压器的副边另一端；或者是，升压变压器的副边一端经击穿开关、打压开关连接至相邻两组硅芯组之间，除第N组硅芯组以外，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；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。
[0005]在上述方案中，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，实现了功率控制组件输出端与硅芯组之间无开关器件，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电源柜体的体积和占地空间。
[0006]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、N组串联的硅芯组的尾端连接。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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，同时还直接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。
[0010]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。
[0011]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，提高电路的使用效率。
[0012]作为一种击穿开关连接在升压变压器的副边一端，且可对3组硅芯组进行正向击穿的方案：N=3，分别为第一硅芯组、第二硅芯组、第三硅芯组；所述打压开关包括第一打压开关、第二打压开关，所述切换开关包括第一切换开关、第二切换开关；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；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与主变压器的公共输出端连接。
[0013]作为一种击穿开关连接在升压变压器的副边一端，且可对4组硅芯组进行正向击穿的方案：N=4，分别为第一硅芯组、第二硅芯组、第三硅芯组、第四硅芯组；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，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；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；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，第三切换开关的第一端分别与第二硅芯组的第二端、第三硅芯组的第一端连接，第二切换开关的第二端、第三切换开关的第二端分别与主变压器的公共输出端连接。
[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，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；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和主变压器的公共输出端分别与N组串联的硅芯组的首尾两端连接；所述保护开关与N组串联的硅芯组并联；N≥3，每组硅芯组中包括至少一个硅芯；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经击穿开关、打压开关与各硅芯组一端连接，各硅芯组的另一端经至少一个切换开关连接至升压变压器的副边另一端；或者是，升压变压器的副边一端经击穿开关、打压开关连接至相邻两组硅芯组之间，除第N组硅芯组以外，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；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。2.根据权利要求1所述的一种多晶硅电源，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、N组串联的硅芯组的尾端连接。3.根据权利要求2所述的一种多晶硅电源，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，同时还直接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所述的一种多晶硅电源，其特征在于：N=3，分别为第一硅芯组、第二硅芯组、第三硅芯组；所述打压开关包括第一打压开关、第二打压开关，所述切换开关包括第一切换开关、第二切换开关；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；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与主变压器的公共输出端连接。7.根据权利要求4所述的一种多晶硅电源，其特征在于：N=4，分别为第一硅芯组、第二硅芯组、第三硅芯组、第四硅芯组；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，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；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；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，第三切换开关的第一端分别与第二硅芯组的第二端、第三硅芯组的第一端连接，第二切换开关的第二端、第三切换开关的第二端分别与主变压器的公共输出端连接。8.根据权利要求4所述的一种多晶硅电源，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；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，第三切换开关的第一端分别与第二硅芯组的第二端、第三硅芯组的第一端连接，第四切换开关的第一端分别与第三硅芯组的第二端、第四硅芯组的第一端连接，第二切换开关的第二端、第三切换开关的第二端、第四切换开关的第二端分别与主变压器的公共输出端连接。9.根据权利要求6或7或8所述的一种多晶硅电源，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，剩下的硅芯组包含二个或三个硅芯。10.根据权利要求6所述的一种多晶硅电源，其特征在于：将第一打压开关的第二端与第一硅芯组第一端的连接替换为：第一打压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。11.根据权利要求7所述的一种多晶硅电源，其特征在于：将第一打压开关的第二端与第一硅芯组第一端的连接替换为：第一打压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；将第三切换开关的第二端与主变压器的公共输出端连接替换为：第三切换开关的第二端与升压变压器的副边另一端连接。12.根据权利要求8所述的一种多晶硅电源，其特征在于：将第一打压开关的第二端与第一硅芯组第一端的连接替换为：第一打压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；将第三切换开关的第二端、第四切换开关的第二端分别与主变压器的公共输出端连接替换为：第三切换开关的第二端、第四切换开关的第二端分别与升压变压器的副边另一端连接。13.一种多晶硅电源的控制方法，适用于对权利要求10
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12任意一项所述多晶硅电源的控制，其特征在于：主要包括以下步骤：S1：在打压击穿硅芯组前闭合保护开关；S2：通过闭合击穿开关、与第N硅芯组首端连接的打压开关、与第N硅芯组尾端连接的切换开关，使升压变压器副边与第N硅芯组形成击穿回路，由主变压器通过调节组件和升压变压器输出高电压先击穿第N硅芯组；S3：在击穿第N硅芯组后至开始击穿下一硅芯组前，断开保护开关、击穿开关、与第N硅芯组尾端连接的切换开关；随后，闭合维持开关，形成维持回路，由主变压器经调节组件给第N硅芯组供电，使其处于维持状态；S4：闭合击穿开关、与升压变压器副边另一端和下一组待击穿硅芯组首端之间的切换开关，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该硅芯组；随后，断开击穿开关、与该待击穿硅芯组尾端连接的打压开关、与该待击穿硅芯组首端连接的切换开关，闭合与该待击穿硅芯组首端连接的打压开关，形成维持回路，由主变压器经调节组件给已击穿的硅芯组供电，使其处于维持状态；S5：通过步骤4，或多次循环步骤4，直到剩下最后一组硅芯组未击穿时，断开前述所有已接通的切换开关、打压开关、维持开关，由功率控制组件经已击穿硅芯组对最后一组硅芯组实施击穿；S6：待所有硅芯组被击穿后，继续由功率控制组件给串联的硅芯组供电，使其处于运行状态。14.根据权利要求13所述的一种多晶硅电源的控制方法，其特征在于：N=3；击穿第三硅芯组：闭合第一保护开关、第二保护开关、击穿开关、第二打压开关、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：断开第一保护开关、第二保护开关、击穿开关、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三硅芯组供电，使第三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；维持第二硅芯组：断开击穿开关、第二打压开关、第一切换开关，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二硅芯组、第三硅芯组供电，使第二硅芯组、第三硅芯组处于维持状态；
击穿第一硅芯组：断开维持开关、第一打压开关，由功率控制组件经第二硅芯组、第三硅芯组对第一硅芯组实施击穿；运行硅芯组：继续由功率控制组件给串联的硅芯组供电，使其处于运行状态。15.根据权利要求13所述的一种多晶硅电源的控制方法，其特征在于：N=4；击穿第四硅芯组：闭合第一保护开关、第二保护开关、击穿开关、第三打压开关、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四硅芯组；维持第四硅芯组：断开第一保护开关、第二保护开关、击穿开关、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三硅芯组；维持第三硅芯组：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三硅芯组、第四硅芯组供电，使第三硅芯组、第四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；维持第二硅芯组：断开击穿开关、第一切换开关、第二打压开关，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二硅芯组、第三硅芯组、第四硅芯组供电，使第二硅芯组、第三硅芯组、第四硅芯组处于维持状态；击穿第一硅芯组：断开维持开关、第一打压开关，由功率控制组件经第二硅芯组、第三硅芯组、第四硅芯组对第一硅芯组实施击穿；运行硅芯组：继续由功率控制组件给串联的硅芯组供电，使其处于运行状态。16.根据权利要求13所述的一种多晶硅电源的控制方法，其特征在于：N=5；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、第四打压开关、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、第四切换开关，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、第四打压开关、第四切换开关，闭合第三打压开关，形成维持回路，由主变压器经调节组件给第四硅芯组、第五硅芯组供电，使第四硅芯组、第五硅芯组处于维持状态；击穿第三硅芯组：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三硅芯组；维持第三硅芯组：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；维持第二硅芯组：断开击穿开关、第二打压开关、第一切换开关，闭合第一打压开关，形成维持回路，由主变压
器经调节组件给第二硅芯组、第三硅芯组、第四硅芯组供电，使第二硅芯组、第三硅芯组、第四硅芯组、第五硅芯组处于维持状态；击穿第一硅芯组：断开维持开关、第一打压开关，由功率控制组件经第二硅芯组、第三硅芯组、第四硅芯组、第五硅芯组对第一硅芯组实施击穿；运行硅芯组：继续由功率控制组件给串联的硅芯组供电，使其处于运行状态。17.一种多晶硅电源，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；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...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭兵，于楗辉，唐文，
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：