Преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания нескольких нагрузок

ОП ИСАКИИизоветенияК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез СфветсинкСецналнстнчесиниРвслублнн и 942223(51)М. Кл. Н 02 М 7/12 3 Ъаударстюиый кюмитвт СССР м двлам изобретений и открытий(53) УД К 621.314. .362 (088.8) Дата опубликования описания 09,07.82 В, А. Городецкийв Ю. П, Дергилев и В. М. Шикин(72) Авторы изобретения Производственное объединение "Уралэнергоцветмет"(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ ДЛЯ ПИТАНИЯ НЕСКОЛЬКИХ НАГРУЗОК 1Изобретение относится к областифпреобразования энергии переменного тока ипредназначено для питания установокводородного восстановления полулроводни:ковых материалов,5Известны преобразователи переменного тока в постоянный выполненные набазе тиристорных регуляторов 11) и 21,Известные преобразователи сложны,так как содержит большое количество ком-омутационной, н полупроводниковой аппаратуры.Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное для питаниянескольких нагрузок, содержащие трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в звезду и подключены к выпрямителю, образованномуанодным управляемым полумостом и катодными управляемыми полумостами, число которых равно числу нагрузок, приэтом выход анодного полумоста соединенс общей точкой первой нагрузки и связанс общими точками остальных нагрузок,а выходы катодных полумостов соединены каждый с соответствующей нагрузкой, датчики тока, включенные в цепи катодных полумостов, датчики напряжения, включенные на выходе катодных полумостов, блок управления, выходы которого подключены к каждому полумосту, а входы к датчикам тока и напряжениями 3).Недостатком известного преобразователя является низкий коэффициент мощности.Цель изобретения - повышение коэффициента мощности преобразователя при питании трех групп стержней установок водородного восстановления полупроводниковых материалов.Поставленная цель достигается тем, что преобразователь снабжен тремя коммутирующими элементами, управляющие органы которых подключены к блоку управления, а нормально открытые контакты первого коммутирующего элемента включе. ны между выходом катодного полумоста и обшей точкой второй и третьей нагру зок, нормально открытые контакты второго коммутирующего элемента Ьключенымежду выходом катодного полумоств инулевой точкой вторичных обмоток трансформатора, нормально открытые контакты третьего коммутирующего элементавключены между выходами первого и второго внодных полумостов.На чертеже представлена функциональная схема источника электропитания устаОновок водородного восстановления полупроводниковых материалов.Устройство содержит силовой трансформатор 1, выпрямительный мост 2,состоящий из квтодного управляемого 15полумоста 3 и внодного управляемогополумоста 4, внодные управляемые полумосты 5 и 6, реактор 7 с нагрузками -группами 8-10 полупроводниковых стержней-нагревателей, коммутирующие элемен-Оты 11-13 соответственно с контактами11-112-1 и 13-1, блок 14 управления, задавшее устройство 15, блоки 1619 регулирования, датчики 20-22 тока,датчик 23 напряжения. 25После предварительного разогревастержней-нагревателей вторичное напряжение силового трансформатора 1 поступает на выпрямитсльный мост 2 и анодные полумосты 5 и 6, Как анодный полу- ЗОмост 4, так и анодные полумосты 5 и 6образуют с катодным полумостом 3 самостоятельные трехфазные выпрямительныемосты, т.е. мосты 3-4, 3-5 и 3-6. Напряжение нв реакторе 7 не превышаетнапряжения на одной из групп 8,9 или10 стержней-нагревателей. В начале процесса контакты 11-1 коммутирующегоэлемента 11 замыкаются и подключаютсреднюю точку групп 9 и 10 стержнейнагревателей к шине постоянного токаквтодного полумоста Зв связи с чеммост 3-4 нагружен на группу 8 стержней-нагревателей, мост 3-4 на группу 9,мост 3-6 нв группу 10,По мере осаждения кремния на стержнях-нагревателях диаметр их увеличивается, сопротивление уменьшается, а токвозрастает.Процесс восстановления кремния нормально идет при температуре поверхностистержней-нагревателей 1050-1150 С,Ждаюшим устройством устанавливаетсяток стержней-нагревателей, соответствуюций более высокой температуре, и в55интервале времени 0,5-2 ч в зависимости от диаметра стержней-нагревателей)ток поддерживается стабильным до спадения температуры поверхности стержней й фнагревателей до нижней границы. В связи с ростом диаметра ствржней автоматическая стабилизация тока осуществляется за счет снижения напряжениц. Блок 17 регулирования поддерживает постоянным ток группы 8 стержней-нагревателей путем отработки сигнала рассогласования между заданным его значением (сигнал с звдвюшего устройства 15) и действительным значением (сигнал отрицательной обратной связи снимается с датчика 20 тока). Блоки 18 и 19 уегулирования работают аналогичным образом от датчиков 21 и 22 тока, поддерживая заданный ток группы 9 и 10 стержней нагревателей.Блок 16 регулирования работает в дискретном режиме, переводя квтодный полумост 3 в диодный режим путем подачи управляющих импульсов на тиристоры в точках естественной коммутации, т.е. каждый из мостов становится полу- управляемым, что приводит к повышению коэффициента мощности в связи с несимметричным управлением.После снижения напряжения до величины, равной 0,5 0, ( 0 -первоначальное максимальное знвченйе напряжения), блок 14 управления преобразует аналоговый сигнал с датчика 23 напряжения в дискретный, который поступает нв блок 16 регулирования и на коммутирующий элемент 12, в результате чего катодный полумост 3 запирается а коммутиру ющий элемент 12 срабатывает и замыкает свои контакты 12-1. Каждый из анодных полумостов 4,5 и 6 становится трехфазным нулевым мостовым выпрямителем с максимальным напряжением, равным 0,5 ОщПосле снижения напряжения до величифны, равной 0,33 Ое, с блока 14 управ ления поступают сигналы на коммутирующие элементы 12, 11 и 13 и блоки 16- 18 регулирования, в результате чего размыкаются контакты 12-1, 11-1, замыкаются контакты 13-1, включается катодный полумост 3, запираются анодные полумосты 4 и 5. Группы 8-10 стержней-нагревателей включаются последовательно. С моста 3-6 на них поступает напряжение, равное 0, к каждой группе приложено напряжение, равное 0,33 О р . Могущие возникнуть при параллельной работе различия в диаметре стержней при последовательном их соединении сглаживаются. Это объясняется тем, что более тонкие стержни обладают более высоким сопротивлением. При5 04222равном с более толстым стержнями токе дтемпература их поверхности несколько .выше из-аа. большей приходящейся на нх:долю мощности. В связи с этим осаждение кремния на их поверхность идет 5более интенсивно. После выравниваниядиаметров процесс осаждения кремнияидет равномерно на всех стержнях,После снижения напряжения на группестержней до половины, т.е,. до 0,165 Ор, 10с блока 14 управления поступает сигнална блок 16 регулирования и коммутиру ющий элемент 12, в результате чего катодный полумост. 3 запирается, а контакт12-1 замыкается. С анодного полумоста 16 на последовательно соединенные груп- .пы 8-10 стержней-нагревателей поступает напряжение, равное 0,5 Ощ, т.е, ккаждой группе стержней приложено напряжение 0,165 О щ20При достижении на группе стержнейнапряжения, примерно равного 0,1 Ол,процесс восстановления кремния из газовой фазы заканчивается,фор мула изобретения Преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания несколь- З 0 ких нагрузок, содержащий трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в звезду и подключейык выпрямителю, образованному катодным управляемым полумостом и анодными управляемыми полумостами, число которых равно числу нагрузок, при этом выходы анодных полумостов соединены каж 3 6ый с соответствующей нагрузкой, а выход катодного полумоста соединен с другим концом первой нагрузки, датчикитока, включенные в цепи анодных попумостов, датчики напряжения, подключенные к выходам анодных полумостов, блокирегулирования, выходы которых подключены к каждому анодному полумосту, авходы к датчикам тока, блок управления,входы которого подключены к датчикамнапряжения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения коэффициента мощности при питании трех нагрузок установки водородного восстановления полупроводниковых материалов, онснабжен тремя коммутирующими элементами, управляющие органы которых подключены к блоку управления, а нормально открытые контакты первого коммутирующего элемента включены между выходом катодюго полумоста и обвей.точкой второй и третьей нагрузок, нормал 1ю открытые контакты второго коммутирующего элемента включены между выходом катодного полумоста и нулевойточкой вторичных обмоток трансформатора,. нормально открытые контакты кретьего коммутирующего элемента включенымежду выходами первого и второго анодных полумостов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США % 3832626, кл.кл, 323-4, 1974.2, Авторское свидетельство СССРМ 344534, кл. Н 016 3/61, 1972.3, Патент Англии Ж 1028013,кл. Н 02 Я 7/02, 1962./49 Тираж 721 НИИПИ Государственногпо делам изобретени 13035, Москва, ЖПодписноекомитета СССРи открытийаушская наб., д. 4/5