[发明专利]一种还原炉中频加热电源的实现方法

摘要

本发明公开了一种还原炉中频加热电源的实现方法，将整流单元分为三个独立的单元，设6个逆变模块，共输出六相来对硅棒加热。采用AC-DC-DC-AC的拓扑结构，控制系统主要控制DC-DC和DC-AC功率变换控制来完成硅棒电源的调功、调频。DCS控制器采集硅棒电压电流信号，通过数字处理方式得到输出高频电流的有效值，有效值和上位机给定的电流的偏差通过PID调节器调节后得到斩波电路的占空比，通过调节占空比来调节电源的调功输出。高频电源切换的初期频率为1KHz，通过硅棒内外温差来自动调节，逐步上升到10KHz，频率的调节在系统后级DC-AC功率变换完成，上位机根据硅棒内外温差作为输出频率的设定值来控制H桥IGBT的开关速度。该系统控制简单可靠、精度高、响应速度快。

主权项

一种还原炉中频加热电源的实现方法，其特征是：(1)、将整流单元分为三个独立的单元，以避免传统使用均流电抗器而产生电抗器过热不能长时间运行的问题，设6个逆变模块，输出六相A1，A2，B1，B2，C1，C2，来对硅棒加热，工作过程是：整个系统由DCS进行控制。DCS控制器采集硅棒电压电流信号，调节后级H桥逆变器占空比对电流进行调节，频率则通过内外硅棒温差来进行自动调节，在高频电源切换工作初期频率为1KHz，逐步上升到棒径为Φ100mm时的10KHz左右，保证逆变回路高效节能运行；(2)、控制方案，采用AC‑DC‑DC‑AC拓扑结构的高频交流电源控制系统非常简单，由于AC‑DC变换采用不控二极管整流，控制系统根本不用考虑该部分的功率变换控制，控制系统主要控制DC‑DC功率变换和DC‑AC功率变换；(3)、DC‑DC功率变换控制完成硅棒电流的调节，即完成电源的调功，采集到电源输出电流后，通过模拟或数字处理方式得到输出高频电流的有效值，该有效值和上位机给定的输出电流信号的差值通过PID调节器调节后得到斩波电路的占空比，通过调节占空比来调节电源的调功输出；(4)、后级DC‑AC功率变换完成频率的调节，根据上位机系统给定的输出频率信号来控制H桥IGBT的开关速度即可，通过硅棒内外温差为设定值，控制电源的输出频率，其中硅棒外部温度由红外测温仪测得，硅棒中心温度由虚拟测量软件测得。