Преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания нескольких нагрузок Советский патент 1982 года по МПК H02M7/12 

1

Изобретение относится к области преобразования энергии переменного тока и предназначено для питания установок водс одного Восстановления полупроводни:ковых материалов.

Известны преобразователи переменного тока в постоянный выпопненные на базе тиристорных регуляторов fl и 2.

Известные преобразователи сложны, так как содержит большое количество KOM-JQ мутационной-, и полупроводниковой аппаратуры.

Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное для питания нескольких нагрузок, содержащие трех- ts фазный 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 нагфяжения, включенные на выходе катодных полумостов, блок управления, выходы которого подключены к каждому полумосту, а входы к датчикам тока и нащзяжения C JНедостатком известного щэеобразова- теля является низкий коэффициесгт мощности.

Цель изобретения - повьш1ение 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 общей точкой второй и третьей нагрузок, нормально открытые контакты второго коммутирующего элемента бключены между выходом катодного полумоста в нулевой точкой вторичных обмоток трансформатора, нормально открытые контак- ты третьего коммутирующего элемента включены между выходами первого н вто рого анодных полумостов. На чертеже представлена функциональ ная схема источника электропитания уста новок водородного восстановления полупроводниковых материалов. Устройство содержит силовой трансформатор 1, выпрямительный мост 2, состоящий из катодного управляемого полумоста 3 и анодного управляемого полумоста 4, анодные управляемые полумосты 5 н 6, реактор 7 с нагрузками группами 8-10 полупроводниковых стерж ней-нагревателей, коммут1фующие злемен ты 11-13 соответственно с контактами 11-1, 12-1 и 13-1, блок 14 управления, задающее устройство 15, блоки IBIS регулирования, датчики 20-22 тока, датчик. 23 напряжения. После предварительного разогрева стержней-нагревателей вторичное напряжение силового трансформатора 1 поступает на выпрямительный мост 2 и анодные полумосты 5 а 6, Как анодный полумост 4, так и анодные полумосты 5 и 6 образуют с катодным полумостом 3 само стоятельные трехфазные вы1фямительные 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 1О стержней-нагревателей. В начале про цесса контакты 11-1 коммутирующего элемента 11 замьисаются и подключают среднюю точку групп 9 иЮ 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 1О. По мере осаждения кремния на стерж нях-нагревателях диаметр их увеличивается, сопротивление уменьшается, а ток возрастает. Процесс восстановления кремния нормально идет при температуре поверхност стержней-нагревателей 1О5О-1150С. Задающим устройством устанавливается ток стержней-нагревателей, соответствующий более высокой температуре, и в интервале времени 0,5-2 ч (в зависимос ти от диаметра стержней-нагревателей) ток поддерживается стабильным до спадения температуры поверхности стержней нагревателей до нижней границы. В связи с ростом диаметра стрржней автоматическая стабилизация тока осуществляется за счет снижения напряжения. Блок 17 регулирования поддерживает постоянным ток группы 8 стержней-нагревателей путем отрабо1ки сигнала рассогласования между заданным его значением (сигнал с задающего устройства 15) и действительным значением (сигнал отрицательной обратной связи снимается с датчика 2О тока). Блоки 18 и 19 регулирования работают аналогичным образом от датчиков 21 и 22 тока, поддерживая заданный ток группы 9 и 1О 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 угфавланием. После снижения напряжения до величины, равной 0,5 Uyy, ( Uy.. - первоначальное максимальное значение 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 г .оммутиру- 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 О,5 Uyy, . После снижения напряжения до величи ны, равной 0,33 с блока 14 ухуавления поступают сигналы на коммутирующие элементы 12, 11 и 13 и блоки 1618 регул ования, в результате чего размыкаются контакты 12-1, 11-1, замыкаются контакты 13-If включается катодный полумост 3, запираются анодные полумосты 4 и 5. Группы 8-10 стержней-нагревателей включаются последовательно. С моста 3-6 на них посту-пает напряжение, равное Uj , к каждой группе приложено напряжение, равное 0,33 и vvt . 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&4 равном с более толстым стержнями токе температура их поверхности несколько . вь0де большей приходящейся на нх . долю мощности. В связи с этим осаждение кремния на их поверхность идет более интенсивно. После выравнивания диаметров процесс осаждения кремния идет равномерно на всех стержнях. После снижения напряжения на группе стержней до половины, т.е. до 0,165Ujji с блока 14 ущзавления поступает сигнал на блок 16 регулироЕ ания и коммутирующий элемент 12, в результате чего катодный полумост: 3 запирается, а контакт 12-1 замыкается. С анодного полумоста 6 на последовательно соединенные группы 8-10 стержней-нагревателей поступает напряжение, равное 0,5 Uyn , т.е. к каждой группе стержней приложено напряжение 0,165 . При достижении на группе стержней напряжения, примерно равного 0,1 U rqjouecc восстановления кремния из газовой фазы заканчивается. Формула изобретени я Преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания нескольких нагрузок, содержащий трехфазный

трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в звезду и подключены к выщ ямителю, образованному катодным управляемым полумостом и анодными у15)авляемыми полумостами, число которых равно числу нагрузок, щж этом выходы анодных полумостов соединены кажпринятые вр внимание 1Ц)и экспертизе

1.Патент США № 3832626, кл. кл. 323-4, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 344534, кл. Н 010 3/61, 197.2.

3.Патент Англии Н. 1028013, кл. Н 02 М 7/О2. 1962. 36 дый с соответствующей нагрузкой, а выход катодного полумоста соедннен с другим концом первой нагрузки, датчики тока, включенные в цепи анодных поаумостов, датчики напряжения, подключенные к выходам анодных полумостов, блока регулирования, выходы которых подключены к каждому анодному полумосту, а входы к датчикам тока, блок ущэавления, входы которого подключены к датчикам напряжения, о. т лнчающийся тем, что, с целью повьпиения коэффициента мощности питании трех нагрузок установки водородного восстанрвления полу1фоводниковых материалов, он снабжен тремя коммутирующими элементами, ухфавляющие 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, нс мально открытые контакты коммутирующего элемента включены между выходом катодного полумоста и нулевой точкой вторичных обмоток трансфсрматора, нормально открытые контакты и-ретьего коммут1фующего элемента включены меткду выходами первого и второго анодньк полумостов. Источники информации,