一種負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種供電電路，特別涉及一種負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電電路，主要用于工業(yè)生產(chǎn)過程中，為變化的負(fù)載供電。
【背景技術(shù)】
[0002]在光伏、電子、微電子產(chǎn)業(yè)中，多晶硅是其主要原材料。多晶硅是以金屬硅為原料，經(jīng)一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)提純的高純硅。由于改良西門子工藝能夠兼容電子級和太陽能級多晶硅的生產(chǎn)，以其技術(shù)成熟、適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，是目前多晶硅生產(chǎn)普遍采用的首選工藝，該生產(chǎn)工藝需要大功率電源加熱恒溫控制多晶硅棒。
[0003]多晶硅在整個(gè)生產(chǎn)過程中等效為阻抗變化很大的負(fù)載組，電壓范圍從2000V/m變化至10V/m，電流范圍從O?3000A，整個(gè)過程電壓、電流變化范圍大，對電氣系統(tǒng)匹配提出較高要求，目前分為兩段處理，2000V/m?100V/m電壓高電流較小，由高壓電源裝置處理；200V/m?10V/m電壓相對低電流較大，由中低壓電源裝置處理。因此，在初期階段，即電壓高電流較小時(shí)，負(fù)載并聯(lián)接入供電電路的高壓電源裝置，在下一階段，即電壓相對低電流較大，負(fù)載串聯(lián)接入供電電路的中低壓電源裝置。
[0004]其中，如申請?zhí)枮?00910058454.3的實(shí)用新型專利公開的一種多晶硅還原電源硅棒并串聯(lián)的控制回路，其采用開關(guān)結(jié)合電抗器實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的串并聯(lián)變化，并通過受觸發(fā)控制系統(tǒng)控制的晶丨?管，來完成負(fù)載的電壓由尚到低的變化，并聯(lián)回路晶丨?管和串聯(lián)回路晶閘管不同工作，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，器件利用率低。再如申請?zhí)枮?01120238067.0的實(shí)用新型專利公開的一種變化負(fù)載的串并聯(lián)供電電路，其仍是通過開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的串并聯(lián)變化，并利用多個(gè)晶閘管構(gòu)成2個(gè)并聯(lián)功率調(diào)節(jié)回路，相當(dāng)于申請?zhí)枮?00910058454.3的實(shí)用新型專利的組合電路。但由于二者并聯(lián)時(shí)均是涉及由電抗進(jìn)行均流調(diào)壓，由于其電抗器的存在就決定了系統(tǒng)在第一狀態(tài)(SI)工作時(shí)，第一支路負(fù)載和第二支路負(fù)載必須是相等的，如果兩支路負(fù)載相差過大，則調(diào)壓將會失效。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電電路，其包括一變壓器、一開關(guān)元件、至少兩個(gè)負(fù)載以及至少Ν+1且至多2Ν-1個(gè)的調(diào)壓組件，其中，所述變壓器具有N個(gè)抽頭，并且N多2 ;
[0006]所述負(fù)載全部串聯(lián)在一起并且每個(gè)所述負(fù)載的電阻大小與其工作的時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，位于最首的所述負(fù)載分別通過N個(gè)所述調(diào)壓組件與所述變壓器的N個(gè)抽頭連接，位于最末的所述負(fù)載分別與其余的所述調(diào)壓組件連接，并以抽頭比由小至大的順序，通過所述調(diào)壓組件逐一地與所述變壓器的抽頭連接；
[0007]所述開關(guān)元件其一端與所述變壓器的零電位端連接，其另一端連接在任意相鄰的兩個(gè)所述負(fù)載之間，用于切換負(fù)載的參考電位。
[0008]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，所述變壓器為單相變壓器或三相變壓器。
[0009]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，所述調(diào)壓組件為晶閘管或IGBT。
[0010]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，所述開關(guān)元件為晶閘管或IGBT或可控觸點(diǎn)開關(guān)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果在于:本發(fā)明的電路采用晶閘管調(diào)壓組件不同工作狀態(tài)的組合，來切換負(fù)載端的不同接法，減少器件，簡化電路，節(jié)約成本，提升了供電質(zhì)量。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電電路的實(shí)施結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電方法的第一階段的電流流向示意圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電方法的第二階段的電流流向示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]本實(shí)用新型的負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電電路，其包括一個(gè)變壓器、一個(gè)開關(guān)元件、至少兩個(gè)負(fù)載以及至少N+1且至多2N-1個(gè)的調(diào)壓組件，其中，變壓器具有N個(gè)抽頭，并且N彡2。
[0017]結(jié)合圖1所示的本實(shí)用新型負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電電路；其中，變壓器具有5個(gè)抽頭，即N = 5，6個(gè)負(fù)載分別為R1、R2、R3、R4、R5和R6，8個(gè)調(diào)壓組件分別為Dl?D8，并且調(diào)壓組件Dl?D8和開關(guān)元件DO均為晶閘管。
[0018]負(fù)載R1、R2、R3、R4、R5和R6全部串聯(lián)在一起，并且每個(gè)負(fù)載的電阻大小與其工作的時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。
[0019]位于最首的負(fù)載Rl分別與調(diào)壓組件Dl?D5連接，并以抽頭比由小至大的順序，通過調(diào)壓組件Dl?D5逐一地與變壓器的抽頭連接。位于最末的負(fù)載R6分別與其余的調(diào)壓組件D6?D8連接，并以抽頭比由小至大的順序，通過調(diào)壓組件D6?D8逐一地與變壓器的抽頭連接。
[0020]開關(guān)元件DO的一端與變壓器的零電位端連接，其另一端連接在任意相鄰的兩個(gè)負(fù)載間，用于切換負(fù)載的參考電位。在圖1中，開關(guān)元件DO設(shè)置在R4和R5之間。
[0021]本實(shí)用新型中，變壓器可以是單相變壓器或三相變壓器，調(diào)壓組件可選用晶閘管或IGBT，開關(guān)元件可選用晶閘管或IGBT或可控觸點(diǎn)開關(guān)。
[0022]本實(shí)用新型還提供一種基于上述的負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電電路的供電方法，其中本實(shí)用新型中的供電方法具有兩個(gè)階段，即第一階段SI和第二階段S2。
[0023]其中，與位于最首的負(fù)載Rl連接的調(diào)壓組件Dl?D5只工作在移相導(dǎo)通或完全截止兩種工作狀態(tài)。在與位于最末的負(fù)載R6連接的調(diào)壓組件之中，至少有一個(gè)調(diào)壓組件具有移相導(dǎo)通、完全導(dǎo)通和完全截止三種工作狀態(tài)，以及至少有一個(gè)調(diào)壓組件只工作在移相導(dǎo)通或完全截止兩種工作狀態(tài)。開關(guān)元件為晶閘管或IGBT，則其只工作在完全導(dǎo)通或完全截止兩種工作狀態(tài)。
[0024]具體的，由于交流電一般為正弦波形，正半周占180度，負(fù)半周占180度。通過控制晶閘管并且當(dāng)交流電流經(jīng)過該晶閘管時(shí)，使其在交流電的O — 180度的任一角度處開始導(dǎo)通。例如當(dāng)正半周加到可控硅的陽極，在交流電電流角度為30度時(shí)，對晶閘管的控制極加一觸發(fā)脈沖，則晶閘管只能通過余下的150度的電流，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓連續(xù)可變。
[0025]結(jié)合圖2所示的本實(shí)用新型負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電方法的第一階段的電流流向示意圖；其中，第一階段S1:變壓器開啟供電的同時(shí)閉合開關(guān)元件D0，第一支路電流分別經(jīng)過與位于最首的負(fù)載Rl連接的調(diào)壓組件Dl?D5后，流入位于最首的負(fù)載Rl。第二支路電流經(jīng)過與位于最末的負(fù)載R6連接的調(diào)壓組件D6?D8后，流入位于最末的負(fù)載R6，并且第一支路電流與第二分支路電流匯流后經(jīng)開關(guān)元件DO流回變壓器的零電位端。
[0026]其中，調(diào)壓組件Dl?D5的導(dǎo)通角度根據(jù)負(fù)載Rl?R4的需求移相疊層而工作，晶閘管組件D6?D8的導(dǎo)通角度根據(jù)負(fù)載R5和R6的需求移相疊層而工作，第一支路電流經(jīng)晶閘管組件Dl?D5疊層后，再流過R1、R2、R3、R4、D0最后回到變壓器，第二支路電流經(jīng)流入晶閘管組件D6?D8疊層后，再流過R6、R5、D0最后回到變壓器，達(dá)到了負(fù)載Rl?R4組成的一部分與負(fù)載R5和負(fù)載R6組成的另一部分獨(dú)立運(yùn)行的目的。
[0027]結(jié)合圖3所示的本實(shí)用新型負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電方法的第二階段的電流流向示意圖；其中，第二階段S2:當(dāng)位于最首的負(fù)載Rl至開關(guān)元件DO之間的電壓達(dá)到第一閾值，即負(fù)載Rl?R4的串聯(lián)電阻達(dá)到第一閾值時(shí)，且當(dāng)位于最末的負(fù)載R6至開關(guān)元件DO之間的串聯(lián)電阻達(dá)到第二閾值，即負(fù)載R5和負(fù)載R6的電壓達(dá)到第二閾值時(shí)，則關(guān)閉開關(guān)元件DO0
[0028]關(guān)閉開關(guān)元件DO后，電流流入與位于最首的負(fù)載Rl連接的調(diào)壓組件D2?D5疊層后，再流入位于最首的負(fù)載R1，并從位于最末的負(fù)載R6流出后，在流入與位于最末的負(fù)載R6連接的調(diào)壓組件D6，經(jīng)過調(diào)壓組件D6流回變壓器。
[0029]其中，首先使開關(guān)元件DO處于完全截止的工作狀態(tài)，使調(diào)壓組件Dl、D7、D8處于完全截止的工作狀態(tài)，調(diào)壓組件D4和D5處于移相疊層導(dǎo)通的工作狀態(tài)，調(diào)壓組件D6處于完全導(dǎo)通的工作狀態(tài)，下一步當(dāng)負(fù)載Rl?R6的電阻進(jìn)一步下降，則使調(diào)壓組件D3和D4處于移相疊層導(dǎo)通的工作狀態(tài)，再下一步當(dāng)負(fù)載Rl?R6的電阻又進(jìn)一步下降，則使調(diào)壓組件D2和D3處于移相疊層導(dǎo)通的工作狀態(tài)。在上述過程中，可根據(jù)負(fù)載Rl?R6的電阻大小以及最終的狀態(tài)，相應(yīng)的調(diào)整調(diào)壓組件D2?D5的導(dǎo)通角而進(jìn)行移相疊層工作，電流由調(diào)壓組件D2?D5流出經(jīng)過負(fù)載Rl、R2、R3、R4、R5、R6、D6最后，再經(jīng)過D6回到變壓器Tl，達(dá)到了負(fù)載Rl?R4組成的一部分與負(fù)載R5和負(fù)載R6組成的另一部分串聯(lián)運(yùn)行的目的。
[0030]需要注意的是，上述具體實(shí)施例是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本實(shí)用新型公開內(nèi)容的啟發(fā)下想出各種解決方案，而這些解決方案也都屬于本實(shí)用新型的公開范圍并落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本實(shí)用新型說明書及其附圖均為說明性而并非構(gòu)成對權(quán)利要求的限制。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電電路，其特征在于，包括一變壓器、一開關(guān)元件、至少兩個(gè)負(fù)載以及至少N+1且至多2N-1個(gè)的調(diào)壓組件，其中，所述變壓器具有N個(gè)抽頭，并且N彡2 ; 所述負(fù)載全部串聯(lián)在一起并且每個(gè)所述負(fù)載的電阻大小與其工作的時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，位于最首的所述負(fù)載分別通過N個(gè)所述調(diào)壓組件與所述變壓器的N個(gè)抽頭連接，位于最末的所述負(fù)載分別與其余的所述調(diào)壓組件連接，并以抽頭比由小至大的順序，通過所述調(diào)壓組件逐一地與所述變壓器的抽頭連接； 所述開關(guān)元件其一端與所述變壓器的零電位端連接，其另一端連接在任意相鄰的兩個(gè)所述負(fù)載之間，用于切換負(fù)載的參考電位。2.如權(quán)利要求1所描述所述的負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電電路，其特征在于，所述變壓器為單相變壓器或三相變壓器。3.如權(quán)利要求1所描述所述的負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電電路，其特征在于，所述調(diào)壓組件為晶閘管或IGBT。4.如權(quán)利要求1所描述所述的負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電電路，其特征在于，所述開關(guān)元件為晶閘管或IGBT或可控觸點(diǎn)開關(guān)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種負(fù)載多狀態(tài)組合調(diào)壓供電電路，其包括一變壓器、一開關(guān)元件、至少兩個(gè)負(fù)載以及至少N+1且至多2N-1個(gè)的調(diào)壓組件，其中，變壓器具有N個(gè)抽頭，并且N≥2；負(fù)載全部串聯(lián)在一起并且每個(gè)負(fù)載的電阻大小與其工作的時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，位于最首的負(fù)載分別通過N個(gè)調(diào)壓組件與變壓器的N個(gè)抽頭連接，位于最末的負(fù)載分別與其余的調(diào)壓組件連接，并以抽頭比由小至大的順序，通過調(diào)壓組件逐一地與變壓器的抽頭連接；開關(guān)元件其一端與變壓器的零電位端連接，其另一端連接在任意相鄰的兩個(gè)負(fù)載之間，用于切換負(fù)載的參考電位。本實(shí)用新型采用調(diào)壓組件不同工作狀態(tài)的組合來切換負(fù)載端的連接狀態(tài)，減少器件，簡化電路，節(jié)約成本，提升了供電質(zhì)量。
【IPC分類】H02M5/25, H02M5/12
【公開號】CN204947904
【申請?zhí)枴緾N201520772957
【發(fā)明人】譚兵
【申請人】四川英杰電氣股份有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月30日