[發(fā)明專利]用于單晶電源的雙反星多層橋整流電路

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910059542.5
• 申請(qǐng)日: 2009-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN101572498A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周英懷;段均
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川英杰電氣有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/04
• 分類號(hào): H02M7/04;C30B29/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 熊曉果;吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單晶硅電源，尤其是一種用于單晶電源的雙反星多層橋整流電路。

背景技術(shù)

當(dāng)前單晶爐直流電源的種類繁多，有整流電源、高頻開關(guān)電源等。現(xiàn)在整流電源市場(chǎng)中多為6脈波整流電源和12脈波整流電源，其中6脈波整流電源使用較為普遍，而6脈波整流電源多采用三相橋式整流或者雙反星整流方式。這兩種整流方式對(duì)比，雙反星電路的電源其特點(diǎn)更適合單晶硅生產(chǎn)工藝要求的大電流低電壓輸出，它的功率因數(shù)及轉(zhuǎn)換效率都比橋式整流方式高。

但是結(jié)合單晶硅的生產(chǎn)工藝，這兩種電源都有同樣的缺陷。單晶硅的完整生長(zhǎng)過程需要5小時(shí)左右的熔料工序，電源輸出功率此時(shí)一般已達(dá)到額定功率的80％-95％，另外，還需要30小時(shí)左右的等徑過程，而電源輸出功率一般為額定功率的40％左右。針對(duì)熔料、等徑這兩個(gè)過程，以上兩種整流方式電源的額定輸出是一定的，當(dāng)在熔料狀態(tài)下的功率因數(shù)、轉(zhuǎn)換效率都比較高，但是在長(zhǎng)期的等徑狀態(tài)下，其功率因數(shù)、轉(zhuǎn)換效率就小的多，并且諧波污染較大。如何使單晶硅整流電源在熔料及等徑狀態(tài)下都保持較高的功率因數(shù)和轉(zhuǎn)換效率成為眾多廠商一直關(guān)注的問題。

目前整流電源中的三相橋式整流的主回路一般采用三柱式變壓器，如圖1所示。該方案成本較低，被部分廠家采用，但是由于整流器件自身?yè)p耗的功率大，通過試驗(yàn)對(duì)比其功率因數(shù)及轉(zhuǎn)換效率較低，并存在一定量的諧波。雙反星整流的主回路一般采用五柱式變壓器，一次側(cè)晶閘管調(diào)壓，二次側(cè)二極管整流，如圖2所示。該方案成本相對(duì)高一些，但其整流效果輸出穩(wěn)定性都比橋式整流方式好，而且其功率因數(shù)及轉(zhuǎn)換效率也比較高，與三相橋式整流相比較具有顯著的節(jié)能作用。但是結(jié)合單晶硅的生產(chǎn)工藝，尤其是在長(zhǎng)期的等徑狀態(tài)下，這兩種電源的功率因數(shù)、轉(zhuǎn)換效率就小的多，并且諧波污染較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一功率因數(shù)高、轉(zhuǎn)換功率高的用于單晶電源的雙反星多層橋整流電路。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種用于單晶電源的雙反星多層橋整流電路，包括雙反星整流電路，在雙反星整流電路的變壓器二次側(cè)的繞組間增加1組或1組以上的抽頭，每個(gè)抽頭的輸出端分別與可控開關(guān)裝置的一端連接，所有可控開關(guān)裝置的另一端相互并聯(lián)作為電極的一個(gè)輸出端，星點(diǎn)直接輸出作為電極的另一個(gè)輸出端。

所述雙反星整流電路的變壓器二次側(cè)的繞組間增加1組抽頭。

所述雙反星整流電路的變壓器二次側(cè)的繞組間增加2組抽頭。

所述可控開關(guān)裝置為晶閘管。

本發(fā)明將變壓器中間抽頭，把最高輸出幅度分成2個(gè)(或多個(gè))可以利用的層次，選擇合適的控制，將一層可利用的波形分成2層(或多層)，輸出逐層的半波或全波波形，并在此基礎(chǔ)上疊加相鄰高一層的整流波形，盡可能以接近完整全波輸出的方式工作，疊層與未疊層的波形比較如圖5。疊層為本發(fā)明中的雙反星整流電路(如圖3、圖4)，未疊層為傳統(tǒng)整流電源中的整流電路(如圖1、圖2)。

當(dāng)給定為20％時(shí)，疊層電源僅低層晶閘管組(低壓組晶閘管)工作，其導(dǎo)通角與相同給定的傳統(tǒng)電源大，此時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊較小；當(dāng)給定為50％時(shí)，疊層電源中的低層晶閘管組(低壓組晶閘管)基本完全導(dǎo)通，而傳統(tǒng)電源相同輸出的導(dǎo)通角僅有一半，此時(shí)基本為單晶電源等徑時(shí)的功率輸出，由波形可以看出，疊層電源波形平滑，更適合單晶硅生產(chǎn)需要，而且此時(shí)的功率因數(shù)極高，諧波也比較小；當(dāng)給定為80％時(shí)，疊層電源僅靠低層晶閘管組(低壓組晶閘管)工作不能滿足輸出需要，故在低層晶閘管組(低壓組晶閘管)完全導(dǎo)通基礎(chǔ)上，高層晶閘管(高壓組晶閘管)部分導(dǎo)通，相比傳統(tǒng)電源此時(shí)具有較高功率因數(shù)和低諧波的優(yōu)勢(shì)；當(dāng)給定100％時(shí)，兩組電源在使用效果及性能參數(shù)基本沒有差異。

在單晶硅生產(chǎn)工藝中，生產(chǎn)過程包含有熔料與等徑兩個(gè)重要階段。

在熔料過程中，需要提供高功率高電壓，此時(shí)低壓組晶閘管全部導(dǎo)通，高壓組晶閘管接近全導(dǎo)通，輸出波形接近全波，其功率因數(shù)相當(dāng)高，諧波電流很小。

在等徑過程中，需要提供低功率低電壓，變壓器的中間抽頭電壓即考慮為等徑狀態(tài)下的工作電壓。此時(shí)低壓組晶閘管接近全導(dǎo)通或全導(dǎo)通，高壓組晶閘管未導(dǎo)通或?qū)ê苄。敵霾ㄐ谓咏ǎ涔β室驍?shù)相當(dāng)高，諧波電流很小。

這樣在熔料與等徑工作狀態(tài)下，均能達(dá)到較高的功率因數(shù)，與傳統(tǒng)電源相比，提高了功率因數(shù)，減小了諧波電流，具有很顯著的節(jié)能效果。

疊層與未疊層的功率因數(shù)和諧波電流的比較如圖6、圖7所示：