一種晶體加熱爐電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及晶體生長加熱爐領(lǐng)域，特別涉及一種藍寶石晶體加熱爐電源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在交流晶體生長爐的加熱電源領(lǐng)域應(yīng)用的加熱電源，如圖4所示，多數(shù)均為移相控制方式控制可控硅導(dǎo)通對變壓器原邊進行調(diào)壓，進而調(diào)節(jié)變壓器副邊輸出電壓，最終控制加熱電源的輸出電壓以調(diào)節(jié)晶體生長爐內(nèi)的溫度。根據(jù)晶體生長的工藝需求，在退火階段工藝時間較長。由于現(xiàn)有技術(shù)中對可控硅采用移相控制的方式，應(yīng)用在低功率階段時，產(chǎn)生電流諧波大，功率因數(shù)低。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種晶體加熱爐電源，旨在提高電源功率因數(shù)、減小電源系統(tǒng)諧波、提高轉(zhuǎn)換效率，進而減少了晶體晶體生長車間的主變壓器容量，同時減小對電網(wǎng)的電能質(zhì)量的影響。
[0004]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種晶體加熱爐電源，包括:
[0006]變壓器，用于將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成晶體加熱爐工作所需的電壓；
[0007]主控電路，與所述變壓器連接，用于檢測所述變壓器的輸出功率，根據(jù)所述輸出功率大小調(diào)節(jié)所述變壓器的原邊輸入電壓；
[0008]所述變壓器的原邊繞組具有至少兩個抽頭，每個所述抽頭串接一組正反向可控硅電路，每組所述正反向可控硅電路均與所述主控電路連接；
[0009]其中，所述主控電路還用于根據(jù)晶體加熱爐工作時晶體生長不同階段所需的不同電壓，控制通斷每組所述正反向可控硅電路從而調(diào)整所述變壓器的原邊輸入電壓以滿足晶體生長不同階段所需的不同電壓。
[0010]所述變壓器原邊繞組具有三個抽頭，每個所述抽頭均串聯(lián)一組正反向可控硅電路形成第一可控硅電路、第二可控硅電路和第三可控硅電路；
[0011]所述主控電路具體用于依次循環(huán)執(zhí)行以下控制操作:控制導(dǎo)通所述第一可控硅電路，當檢測到所述變壓器原邊的電壓達到Ul時，導(dǎo)通所述第二可控硅電路，第三可控硅電路保持關(guān)閉；然后當檢測到所述變壓器原邊的電壓達到U2時，第一可控硅電路關(guān)閉，導(dǎo)通所述第三可控硅電路直至所述變壓器原邊的電壓到達U 3 ;其中Ul < U2 < U3。
[0012]優(yōu)選的，該晶體加熱爐電源還包括電壓智能切換電路，所述電壓智能切換電路包括自耦變壓器和開關(guān)電路，所述自耦變壓器一端通過主電路連接至電網(wǎng)，另一端通過所述開關(guān)電路連接所述變壓器，所述開關(guān)電路連接所述主控電路；其中，所述主控電路還用于當所述晶體加熱爐電源工作在所述升溫熔料階段和降溫退火階段到預(yù)定電壓值的時候，控制所述開關(guān)電路導(dǎo)通切換至所述自耦變壓器，由所述自耦變壓器將電網(wǎng)電壓變壓后輸出到所述變壓器的原邊。
[0013]所述變壓器通過所述主電路直接連接至電網(wǎng)，同時通過所述電壓智能切換電路后連接至電網(wǎng)。
[0014]所述變壓器為單相變壓器或三相變壓器。
[0015]所述三相變壓器為采用星型-三角形、星型-星型、三角形-三角形、三角形-星型接線方式之一的三相變壓器。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果:本實用新型提高功率因數(shù)、減小電源系統(tǒng)諧波、提高轉(zhuǎn)換效率、提升晶體生長車間主變壓器容量的新型交流晶體電源。
[0017]【附圖說明】:
[0018]圖1是晶體晶體生長工藝階段示意圖；
[0019]圖2是本實用新型實施例中的晶體加熱爐電源示意圖；
[0020]圖3是本實用新型另一實施例中的晶體加熱爐電源示意圖；
[0021]圖4是現(xiàn)有晶體加熱爐電源移相主控電路圖；
[0022]圖5是本實用新型實施例中采用單相變壓器的晶體加熱爐電源示意圖；
[0023]圖6是本實用新型實施例中采用三相變壓器的晶體加熱爐電源示意圖；
[0024]圖7是本實用新型另一實施例中采用單相變壓器的晶體加熱爐電源示意圖；
[0025]圖8是本實用新型實施例中晶體加熱爐升溫熔料階段電壓輸出對比示意；
[0026]圖9是本實用新型實施例中電流諧波對比曲線圖；
[0027]圖10是本實用新型實施例中電壓輸出波形示意圖；
[0028]圖11是本實用新型實施例中功率因數(shù)提高曲線圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細描述。但不應(yīng)將此理解為本實用新型上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本【實用新型內(nèi)容】所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本實用新型的范圍。
[0030]如圖2所示的一種晶體加熱爐電源，包括變壓器，用于將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成晶體加熱爐工作所需的電壓；主控電路，與所述變壓器連接，用于檢測所述變壓器的輸出功率，根據(jù)所述輸出功率大小調(diào)節(jié)所述變壓器的原邊輸入電壓；所述變壓器的原邊繞組具有至少兩個抽頭，每個所述抽頭串接一組正反向可控硅電路，每組所述正反向可控硅電路均與所述主控電路連接；其中，所述主控電路還用于根據(jù)晶體加熱爐工作時晶體生長不同階段所需的不同電壓，控制通斷每組所述正反向可控硅電路從而調(diào)整所述變壓器的原邊輸入電壓以滿足晶體生長不同階段所需的不同電壓。
[0031]具體的，以現(xiàn)有晶體生長工藝為例，所述變壓器通過主電路連接電網(wǎng)。所述變壓器原邊繞組具有三個抽頭，每個所述抽頭均串聯(lián)一組正反向可控硅電路形成第一可控硅電路、第二可控硅電路和第三可控硅電路；所述主控電路具體用于依次循環(huán)執(zhí)行以下控制操作:控制導(dǎo)通所述第一可控硅電路，當檢測到所述變壓器原邊的電壓達到Ul時，導(dǎo)通所述第二可控硅電路，第三可控硅電路保持關(guān)閉；然后當檢測到所述變壓器原邊的電壓達到U2時，第一可控硅電路關(guān)閉，導(dǎo)通所述第三可控硅電路直至所述變壓器原邊的電壓到達U3 ο其中 Ul < U2 < U3。
[0032]當然本發(fā)明不限于U1、U2、U3三個等級的電壓，可以為N個更多，N為彡4的整數(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要設(shè)置。
[0033]所述變壓器為單相變壓器或三相變壓器。所述三相變壓器為采用星型-三角形、星型-星型、三角形-三角形、三角形-星型接線方式之一的三相變壓器。
[0034]本實用新型通過移相觸發(fā)結(jié)合疊層控制技術(shù)進行調(diào)壓控制，運用多個電壓等級輸入的變壓器，在變壓器原邊增加至少一組或多組對應(yīng)電壓等級的抽頭，并在抽頭的輸入端串聯(lián)正反向可控硅，通過疊層控制各組可控硅的導(dǎo)通情況來調(diào)節(jié)變壓器原邊各繞組的連通情況，進而使變壓器連續(xù)輸出。本實用新型對比傳統(tǒng)移相控制，運用疊層技術(shù)可有效提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，減小系統(tǒng)電壓、電流諧波，提高轉(zhuǎn)換效率，使設(shè)備運行得更穩(wěn)定，提升晶體生產(chǎn)現(xiàn)場主變壓器容量。
[0035]本實用新型電源變壓器采用多個電壓等級輸入、單個電壓等級輸出的變壓器，所述變壓器原邊各抽頭端串聯(lián)有一組正反向可控硅，所述可控硅由控制部分的電路板進行移相觸發(fā)控制；所述變壓器輸入側(cè)的電壓等級根據(jù)晶體晶體生長工藝進行確定，且至少為兩個電壓等級。
[0036]進一步的，所述變壓器的相數(shù)由晶體晶體生長爐的負載形式?jīng)Q定，分為單相變壓器和三相變壓器；對于三相變壓器又可分為星型-三角形，星型-星型，三角形-三角形，三角形-星型等幾種接線方式。
[0037]進一步的，所述變壓器采用夾層水冷技術(shù)方案，即對變壓器原副邊同時進行冷卻；運用立式結(jié)構(gòu)的安裝方式，便于安裝和減少銅排用量。
[0038]本新型交流晶體電源采用疊層控制的方式進行調(diào)壓控制，即當變壓器原邊的低電壓檔位繞組達到額定輸出時開通中電壓檔位的繞組，在中電壓檔位繞組達到額定輸出時開通高電壓檔位的繞組，同時關(guān)斷低電位檔位繞組，在高電壓檔位繞組達到額定輸出時關(guān)斷中電壓檔位繞組，依次進行疊層控制，使變壓器各繞組在近似正弦波的狀態(tài)下運行，進而有效降低因可控硅在低導(dǎo)通角階段產(chǎn)生的電流諧波。通過采用與晶體生長工藝匹配的多電壓等級繞組，使變壓器各繞組在高效率的狀態(tài)下運行，進而提升功率因數(shù)。
[0039]進一步的，對于三相變壓器，則需使三相的相同電壓檔位