氢化炉电源

一、概述
目前世界上多晶硅生产基本上采用改良西门子法。改良西门子法是利用氢还原三氯氢硅的方式生产多晶硅。但在氢还原三氯氢硅的化学反应过程中会生成其它副产品，最主要的就是四氯化硅。四氯化硅是一种可循环利用的化合物，将四氯化硅与氢气的混合气体，送入氢化炉内，在氢化炉内通电的炽热电极表面附近，发生四氯化硅的氢化反应，即可生成三氯氢硅气体。
氢化炉作为四氯化硅氢化反应的主要装置，需要对其炉内的电极进行加热，使炉内温度达到发生氢化反应的温度要求。针对该情况，英杰电气在成功开发出多晶还原电源、铸锭炉电源及单晶硅电源的基础上成功开发出了专用于氢化炉加热的电源系统。
二、系统结构
    图1  系统主回路
氢化炉加热电源由三个独立回路对三组负载进行独立调节，其中核心控制部件采用英杰电气有限公司生产的KTY1S全数字单相晶闸管功率控制器，主回路结构如图1。
三、控制特点
1、叠层控制
由于电网电压的波动，负载电阻值的变化，生产工艺要求的加热功率变化以及较大的加热功率，采用常规的晶闸管移相调压控制会对电网产生较大的谐波污染，为此，我们采用了叠层控制技术，在提高功率因数的同时对电网的谐波污染减小到最小程度。下图为一组负载叠层控制示意。






图2 叠层控制输出波形2、信号处理
由于系统输出电压、电流为非正弦波，对电压、电流的检测需采用有效值检测才能准确测量其输出功率。在该系统中，我们采用了速度快、精度高的SIC2000系列电压电流真有效值转换器实现输出电压电流的有效值检测。
KTY1S功率控制器实时检测输出电压、电流的有效值，根据选定的控制模式实现负载的电压恒定、电流恒定或功率恒定
3、通讯和网络控制
为方便集中操作、管理多台氢化炉加热电源，每台电源都设计了网络接口，通过PROFIBUS或ETHERNET实现与DCS的连接，通过DC实现多台加热电源的启停控制、参数设置、输出电压电流功率监控及温度调节。
四、应用前景
氢化炉加热电源的研发成功进一步完善了我公司在硅晶体生产加热电源上的产品系列，作为太阳能基础装备领域必不可少的关键设备，在新能源产业的发展过程中必将会得到广泛的应用。