Преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания нескольких нагрузок

 

ОП ИСАКИИ и зоы ете н ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Севетсинк

Сецналнстнчесини

Рвслублнн (»>942223 (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 03. 10.78 (21) 2686259/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень Юе25 (51)M. Кл.

Н 02 М 7/12 Ъаударстпииы0 кюмитвт

СССР м явлам изобретений и открытий (5З) УЙ К621.314. .362 (088.8) Дата опубликования описания 09.07.82

В, А. Городецкийе Ю. П. Дергилев и В. М. Шихин (72) Авторы изобретения

Производственное объединение "Уралэнергоцветмет" (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ ДЛЯ ПИТАНИЯ НЕСКОЛЬКИХ НАГРУЗОК

Изобретение относится к области преобразования энергии переменного тока и предназначено для питания установок водородного восстановления полулроводни:ковых материалов.

Известны преобразователи переменного тока в постоянный выполненные на базе тиристорных регуляторов 1) и (21

Известные преобразователи сложны, так как содержит большое количество ком- о мутационной, н полупроводниковой аппаратуры.

Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное для питания нескольких нагрузок, содержащие трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в звезду и подключены к выпрямителю, образованному анодным управляемым полумостом и катодными управляемыми полумостами, чис- 20 ло которых равно числу нагрузок, при этом выход анодного полумоста соединен с общей точкой первой нагрузки и связан с 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 напряжения (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 включены между выходом катодного полумоста и обшей точкой второй и третьей нагрузок, нормально открытые контакты второго коммутирующего элемента Ьключены между выходом катодного полумоста и нулевой точкой вторичных обмоток трансформатора, нормально открытые контакты третьего коммутирующего элемента включены между выходами первого и второго анодных полумостов.

На чертеже представлена функциональная схема источника электропитания уста-10 новок водородного восстановления полупроводниковых материалов.

Устройство содержит силовой трансформатор 1, выпрямительный мост 2, состоящий из катодного управляемого - 15 полумоста 3 и анодного управляемого полумоста 4, анодные управляемые полумосты 5 и 6, реактор 7 с нагрузками— группами 8-10 полупроводниковых стержней-нагревателей, коммутирующие элемен-!0 ты 11-13 соответственно с контактами

11-1, 12-1 и 13-1, блок 14 управления,. задающее устройство 15, блоки 1619 регулирования, датчики 20-22 тока, датчик 23 напряжения. 25

После предварительного разогрева стержней-нагревателей вторичное напряжение силового трансформатора 1 поступает на выпрямитсльный мост 2 и анодные полумосты 5 и 6, Как анодный полу- ЗО мост 4, так и анодные полумосты 5 и 6 образуют с катодным полумостом 3 самостоятельные трехфазные выпрямительные мосты, т.е. мосты 3-4, 3-5 и 3-6. Напряжение на реакторе 7 не превышает напряжения на одной из групп 8,9 или

10 стержней-нагревателей. В начале процесса контакты 11-1 коммутирующего элемента 11 замыкаются и подключают среднюю точку групп 9 и 10 стержнейнагревателей к шине постоянного тока катодного полумоста 3, в связи с чем мост 3-4 нагружен на группу 8 стержней-нагревателей, мост 3-4 на группу 9, мост 3-6 на группу 10.

По мере осаждения кремния на стержнях-нагревателях диаметр их увеличивается, сопротивление уменьшается, а ток возрастает.

Процесс восстановления кремния нормально идет при температуре поверхности стержней-нагревателей 1050-1150 С. сдающим устройством устанавливается ток стержней-нагревателей, соответствующий более высокой температуре, и в

55 интервале времени 0,5-2 ч (в зависимости от диаметра стержней-нагревателей) ток поддерживается стабильным до спадения температуры поверхности стержней и ф нагревателей до нижней границы. B связи с ростом диаметра ствржней автоматическая стабилизация тока осуществляется за счет снижения напряжения. Блок 17 регулирования поддерживает постоянным ток группы 8 стержней-нагревателей путем отработки сигнала рассогласования между заданным его значением (сигнал с задающего устройства 15) и действительным значением (сигнал отрицательной обратной связи снимается с датчика 20 тока). Блоки 18 и 19 регулирования 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 катодный полумост 3 в диодный режим путем подачи управляющих импульсов на тиристоры в точках естественной коммутации, т.е. каждый из мостов становится полууправляемым, что приводит к повышению коэффициента мощности в связи с несимметричным управлением.

После снижения напряжения до величины, равной 0,5 0„(Ц -первоначальное максимальное значенйе напряжения), блок 14 управления преобразует аналоговый сигнал с датчика 23 напряжения в дискретный, который поступает на 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 О, После снижения напряжения до величи.ны, равной 0,33 Ц, с блока 14 управ« ления поступают сигналы на коммутирующие элементы 12, 11 и 13 и блоки 1618 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 U 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. При

5 - &4222 равном с более толстым стержнями токе, д температура их поверхности несколько . выше из-аа. большей приходящейся на нх: долю мощности. В связи с этим осаждение кремния на их поверхность идет 5 более интенсивно. После выравнивания диаметров процесс осаждения кремния идет равномерно на всех стержнях, После снижения напряжения на группе стержней до половины, т.е.. до 0,165 0@, 1о с блока 14 управления поступает сигнал на блок 16 регулирования и коммутирующий элемент 12, в результате чего катодный полумост. 3 запирается, а контакт

12-1 замыкается. С анодного полумоста 13

6 на последовательно соединенные груп- . пы 8-10 стержней-нагревателей поступает напряжение, равное 0,5 О„к, т.е. к каждой группе стержней приложено напряжение 0,165 0 щ

При достижении на группе стержней напгяжения, примерно равного 0„1 О л, процесс восстановления кремния из газовой фазы заканчивается.

Фор мула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания несколь- 3Q ких нагрузок, содержащий трехфазный трансформатор, вторкчные обмотки которого соединены в звезду и подключейы к выпрямителю, образованному катодным управляемым полумостом и анодными управляемыми полумостами, число которых равно числу нагрузок, при этом выходы анодных полумостов соединены каж3 6

ый с соответствующей нагрузкой, а выход катодного полумоста соединен с другим концом первой нагрузки, датчики тока, включенные в цепи анодных попумостов, датчики напряжения, подключенные к выходам анодных полумостов, блоки регулирования, выходы которых подключены к каждому анодному полумосту, а входы к датчикам тока, блок управления, входы которого подключены к датчикам напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности при питании трех нагрузок установки водородного восстановления полупроводниковых материалов, он снабжен тремя коммутирующими элементамк, управляющие органы которых подключены к блоку управления, а нормально открытые контакты первого коммутирующего элемента включены между выходом катодного полумоста и общей.точкой второй и третьей нагрузок, нормал но открытые контакты второго коммутирующего элемента включены между выходом катодного полумоста и нулевой точкой вторичных обмоток трансформатора,. нормально открытые контакты кретьего коммутирующего элемента включены между выходами первого к второго анодных полумостов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США % 3832626, кл. кл. 323-4, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

М 344534, кл. Н 016 3/61, 1972.

3. Патент Англии M 1028013, кл. Н 02 N 77//0022, 1962.

Составитель Ю. Мерзляков

Редактор E. Папп Техред М.Тепер Корректор Е. Рошко

Заказ 4860/49 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП .Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4