一种负载多状态组合调压供电电路及其供电方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种供电电路，特别涉及一种负载多状态组合调压供电电路，主要用于工业生产过程中，为变化的负载供电。
【背景技术】
[0002]在光伏、电子、微电子产业中，多晶硅是其主要原材料。多晶硅是以金属硅为原料，经一系列的物理、化学反应提纯的高纯硅。由于改良西门子工艺能够兼容电子级和太阳能级多晶硅的生产，以其技术成熟、适合产业化生产等特点，是目前多晶硅生产普遍采用的首选工艺，该生产工艺需要大功率电源加热恒温控制多晶硅棒。
[0003]多晶硅在整个生产过程中等效为阻抗变化很大的负载组，电压范围从2000V/m变化至10V/m，电流范围从O?3000A，整个过程电压、电流变化范围大，对电气系统匹配提出较高要求，目前分为两段处理，2000V/m?100V/m电压高电流较小，由高压电源装置处理；200V/m?10V/m电压相对低电流较大，由中低压电源装置处理。因此，在初期阶段，即电压高电流较小时，负载并联接入供电电路的高压电源装置，在下一阶段，即电压相对低电流较大，负载串联接入供电电路的中低压电源装置。
[0004]其中，如申请号为200910058454.3的发明专利公开的一种多晶硅还原电源硅棒并串联的控制回路，其采用开关结合电抗器实现对负载的串并联变化，并通过受触发控制系统控制的晶丨?管，来完成负载的电压由尚到低的变化，并联回路晶丨?管和串联回路晶丨同管不同工作，结构复杂，器件利用率低。再如申请号为201120238067.0的发明专利公开的一种变化负载的串并联供电电路，其仍是通过开关来实现对负载的串并联变化，并利用多个晶闸管构成2个并联功率调节回路，相当于申请号为200910058454.3的发明专利的组合电路。但由于二者并联时均是涉及由电抗进行均流调压，由于其电抗器的存在就决定了系统在第一状态(SI)工作时，第一支路负载和第二支路负载必须是相等的，如果两支路负载相差过大，则调压将会失效。
【发明内容】
[0005]为解决上述的技术问题，本发明提供一种负载多状态组合调压供电电路，其包括一变压器、一开关元件、至少两个负载以及至少Ν+1且至多2Ν-1个的调压组件，其中，所述变压器具有N个抽头，并且N多2 ;
[0006]所述负载全部串联在一起并且每个所述负载的电阻大小与其工作的时间呈负相关，位于最首的所述负载分别通过N个所述调压组件与所述变压器的N个抽头连接，位于最末的所述负载分别与其余的所述调压组件连接，并以抽头比由小至大的顺序，通过所述调压组件逐一地与所述变压器的抽头连接；
[0007]所述开关元件其一端与所述变压器的零电位端连接，其另一端连接在任意相邻的两个所述负载之间，用于切换负载的参考电位。
[0008]根据一种具体的实施方式，所述变压器为单相变压器或三相变压器。
[0009]根据一种具体的实施方式，所述调压组件为晶闸管或IGBT。
[0010]根据一种具体的实施方式，所述开关元件为晶闸管或IGBT或可控触点开关。
[0011]本发明还提供一种负载多状态组合调压供电方法，其包括，
[0012]S1:变压器开启供电的同时闭合开关元件，第一支路电流经过与位于最首的负载连接的调压组件后流入位于最首的负载，第二支路电流经过与位于最末的负载连接的调压组件后流入位于最末的负载，并且第一支路电流与第二支路电流汇流后经所述开关元件流回所述变压器的零电位端；
[0013]S2:当位于最首的所述负载至所述开关元件之间的串联电阻达到第一阈值且当位于最末的所述负载至所述开关元件之间的串联电阻达到第二阈值，则关闭所述开关元件，电流经过与位于最首的负载连接的调压组件后流入位于最首的负载，再从位于最末的负载流出后经过与位于最末的负载连接的调压组件流回所述变压器。
[0014]根据一种具体的实施方式，与位于最首的负载连接的调压组件只工作在移相导通或完全截止两种工作状态；在与位于最末的负载连接的调压组件之中，至少有一个具有移相导通、完全导通和完全截止三种工作状态，以及至少有一个调压组件只工作在移相导通或完全截止两种工作状态。
[0015]根据一种具体的实施方式，所述开关元件为晶闸管或IGBT，则其只工作在完全导通或完全截止两种工作状态。
[0016]本发明的有益效果在于:本发明的电路采用晶闸管调压组件不同工作状态的组合，来切换负载端的不同接法，减少器件，简化电路，节约成本，提升了供电质量。
【附图说明】
[0017]图1为本发明负载多状态组合调压供电电路的实施结构图；
[0018]图2为本发明负载多状态组合调压供电方法的第一阶段的电流流向示意图；
[0019]图3为本发明负载多状态组合调压供电方法的第二阶段的电流流向示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图进行详细说明。
[0021]本发明的负载多状态组合调压供电电路，其包括一个变压器、一个开关元件、至少两个负载以及至少N+1且至多2N-1个的调压组件，其中，变压器具有N个抽头，并且N彡2。
[0022]结合图1所示的本发明负载多状态组合调压供电电路；其中，变压器具有5个抽头，即N = 5，6个负载分别为R1、R2、R3、R4、R5和R6，8个调压组件分别为Dl?D8，并且调压组件Dl?D8和开关元件DO均为晶闸管。
[0023]负载町、1?2、1?3、1?4、1?5和R6全部串联在一起，并且每个负载的电阻大小与其工作的时间呈负相关。
[0024]位于最首的负载Rl分别与调压组件Dl?D5连接，并以抽头比由小至大的顺序，通过调压组件Dl?D5逐一地与变压器的抽头连接。位于最末的负载R6分别与其余的调压组件D6?D8连接，并以抽头比由小至大的顺序，通过调压组件D6?D8逐一地与变压器的抽头连接。
[0025]开关元件DO的一端与变压器的零电位端连接，其另一端连接在任意相邻的两个负载间，用于切换负载的参考电位。在图1中，开关元件DO设置在R4和R5之间。
[0026]本发明中，变压器可以是单相变压器或三相变压器，调压组件可选用晶闸管或IGBT，开关元件可选用晶闸管或IGBT或可控触点开关。
[0027]本发明还提供一种基于上述的负载多状态组合调压供电电路的供电方法，其中本发明中的供电方法具有两个阶段，即第一阶段SI和第二阶段S2。
[0028]其中，与位于最首的负载Rl连接的调压组件Dl?D5只工作在移相导通或完全截止两种工作状态。在与位于最末的负载R6连接的调压组件之中，至少有一个调压组件具有移相导通、完全导通和完全截止三种工作状态，以及至