用于多晶硅铸锭提纯的感应加热电源双体线圈独立控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及感应加热电源技术领域，具体地说，涉及一种用于多晶硅铸锭炉提纯感应加热电源的控制方法。
【背景技术】
[0002]感应加热电源为通过整流、逆变电路产生交变的电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热效果的装置。利用电感电容(LC)振荡电路的幅频特性，可通过改变电感电容(LC)振荡电路的谐振频率快速改变感应加热电源的输出功率，从而快速改变工件表面温度。鉴于感应加热的“集肤效应”特性，当频率越大时，集肤深度越浅，同时其交流阻抗越大，因此在相同数值的电流作用下，负载所获得的能量也越高，而线路损耗相应的就会减小，从而提高了加热效率，同时还可起到节约电能的目的。
[0003]目前，部分多晶硅铸锭炉内的热场设计为上下两个线圈加热，两个线圈的加热功率要求独立控制，从而要求实现感应加热电源双体线圈的独立控制。根据铸锭炉的工艺要求，设定不同的功率，感应加热电源根据接收到的功率信号，输出需要的功率，因上下线圈接收到的功率信号不完全相同，故需要独立控制。现定义下线圈为主线圈，上线圈为从线圈。
[0004]目前，双线圈的感应加热电源一般来说都是并联工作的，既一台电源控制两个线圈，两个线圈并联工作，无法实现双线圈的独立控制。因为两个线圈从电路上来讲是完全独立的，但因其距离特别近，根据法拉第电磁感应的原理我们知道，从磁路上来讲主线圈和从线圈还是有磁路的联系。这就导致我们无法实现两个线圈的独立控制，也就无法满足多晶硅铸锭提纯感应加热电源双体线圈独立控制的工艺要求。
【发明内容】
[0005]根据以上现有技术的不足，本发明提出一种用于多晶硅铸锭提纯感应加热电源双体线圈独立控制的方法，在双体线圈不同功率需求过程中，根据功率差值的不同，在维持一定的最小输出功率时，自主遵循各自功率给定，同时又实现同频率控制、同相位控制，既实现同频同相不同功率的控制。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]采集主、从线圈信号，得到当前感应加热电源对应的是主线圈还是从线圈；采集谐振电感、谐振电容的电压信号，根据采集的电压值，得到频率的调整方向和大小；计算谐振频率；计算主、从线圈功率，设置控制寄存器参数；检测主从线圈输出功率关系，重置控制寄存器参数。该技术方案的流程如图1所示。
[0008]第一步:采集主、从线圈信号，得到当前感应加热电源对应的是主线圈还是从线圈；
[0009]第二步:根据第一步的判定结果，若为主线圈，采集经过电压互感器隔离后的谐振电感电压信号队、谐振电容电压信号Uc’ AD采集的采样频率为1kHz ；
[0010]第三步:根据第二步采集到的电压信号队与U。的幅值、相位关系，判定当前感应加热电源是否在谐振点。如果在谐振点，则进行下一步操作；如果不在谐振点，则根据电压信号队与Uc的幅值，计算出频率的变化信号F Λ，包括幅值和方向；根据当前感应加热电源的工作频率信号F。，和确定出的频率变化信号Fa，计算出谐振点，确定需要输出的频率Fn;频率的最小调整数值为0.1Hz，谐振频率的计算原理如图2所示；
[0011]第四步:采集感应加热电源主线圈的输出电压信号UF_Z和输出电流信号I F_z，根据当前采集到的输出电压电流信号UF_Z和I F_z，计算出主线圈当前的实际输出功率Ρ._ζ;当前的实际输出功率POTT-Z计算原理如图3示；
[0012]第五步:根据第四步计算出的实际输出功率PojT-z、通讯得到的目标输出功率PIN_Z，计算出需要调整的输出功率ΔΡΖ;根据第三步计算出的输出频率Fn，结合当前计算出的需要调整的输出功率ΔΡΖ，设置主线圈的控制寄存器参数；
[0013]第六步:根据第一步的判定结果，若为从线圈，采集感应加热电源从线圈的输出电压信号UF_C和输出电流信号I F_c，根据当前采集到的输出电压、电流信号UF_C和I F_c，计算出从线圈当前的实际输出功率Pot-C;当前的实际输出功率Ptm-C计算原理如图3示；
[0014]第七步:根据第六步计算出的从线圈实际输出功率POTT_。、通讯得到的目标输出功率PIN-C，计算出需要调整的输出功率ΔΡ。;根据第三步计算出的输出频率，结合当前计算出的需要调整的输出功率Δ Pc，设置从线圈控制寄存器参数；
[0015]第八步:根据第四步、第六步计算出的主从线圈的输出功率POT_Z、Pout-C^以及第五步、第七步计算出的需要调整的输出功率ΔΡΖ、ΔΡ。，确定两个线圈的输出功率是否满足独立工作条件，如果满足，则继续下一步操作；如果不满足，则判定当前功率等级，根据当前的功率等级，确认主从线圈允许输出的最大功率差值Λ ΡΜΑΧ，按照允许的最大功率差值Λ ΡΜΑΧ，重置主从线圈控制寄存器参数；其流程如图4所示。
[0016]该方案实现了用于多晶硅铸锭提纯的感应加热电源双体线圈的独立控制，更好的满足了工艺需求，进一步节约了能量。这样既能节约能量，提高效率；又能减少热场消耗的能量，提高热场的使用寿命。
【附图说明】
[0017]图1本发明的用于多晶硅铸锭提纯的感应加热电源双体线圈独立控制方法的流程图。
[0018]图2谐振频率计算原理图。
[0019]图3实际输出功率计算原理图。
[0020]图4重置主从线圈控制寄存器参数流程图。
【主权项】
1.一种用于多晶硅铸锭提纯的感应加热电源双体线圈独立控制方法，为上下两个线圈加热，下线圈为主线圈，上线圈为从线圈，其特征包含以下步骤: 第一步，采集主、从线圈信号； 第二步，采集谐振电感、谐振电容的电压信号，根据采集的电压值，得到频率的调整方向和大小； 第三步，计算谐振频率； 第四步，计算主、从线圈功率，设置控制寄存器参数； 第五步，检测主从线圈输出功率关系，重置控制寄存器参数。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于若为主线圈，采集经过电压互感器隔离后的谐振电感电压信号UL、谐振电容电压信号UC，AD采集的采样频率为10kHz。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于根据采集到的电压信号UL与UC的幅值、相位关系，判定当前感应加热电源是否在谐振点。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于根据电压信号UL与UC的幅值，计算出频率的变化信号F△，包括幅值和方向；根据当前感应加热电源的工作频率信号FC，和确定出的频率变化信号FA ;计算出谐振点，确定需要输出的频率FN ;谐振频率的调整频率为大于等于0.1Hz ο
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于采集感应加热电源主线圈的输出电压信号UF-Z和输出电流信号IF-Z，计算出主线圈当前的实际输出功率P0UT-Z。
6.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于根据计算出的实际输出功率P0UT-Z、通讯得到的目标输出功率PIN-Z，计算出需要调整的输出功率ΛΡΖ ;根据计算出的输出频率FN，结合当前计算出的需要调整的输出功率ΛΡΖ，设置主线圈的控制寄存器参数。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于若为从线圈，采集感应加热电源从线圈的输出电压信号UF-C和输出电流信号IF-C，计算出从线圈当前的实际输出功率POUT-C。
8.根据权利要求4或7所述的控制方法，其特征在于根据从线圈实际输出功率P0UT-C、通讯得到的目标输出功率PIN-C，计算出需要调整的输出功率APC ;根据计算出的输出频率，结合当前计算出的需要调整的输出功率APC，设置从线圈控制寄存器参数。
9.根据权利要求5或7所述的控制方法，其特征在于根据计算出的主从线圈的输出功率P0UT-Z、P0UT-C，以及计算出的需要调整的输出功率ΛΡΖ、APC，确定两个线圈的输出功率。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于根据当前的功率等级，确认主从线圈允许输出的最大功率差值ΔΡΜΑΧ，按照允许的最大功率差值ΔΡΜΑΧ，重置主从线圈控制寄存器参数。
【专利摘要】一种用于多晶硅铸锭提纯的感应加热电源双体线圈独立控制方法，涉及感应加热电源技术领域，具体地说，涉及一种用于多晶硅铸锭炉提纯感应加热电源控制方法。为上下两个线圈加热，下线圈为主线圈，上线圈为从线圈，包含以下步骤：采集主、从线圈信号；采集谐振电感、谐振电容的电压信号，根据采集的电压值，得到频率的调整方向和大小；计算谐振频率；计算主、从线圈功率，设置控制寄存器参数；检测主从线圈输出功率关系，重置控制寄存器参数。这样既能节约能量，提高效率；又能减少热场消耗的能量，提高热场的使用寿命。
【IPC分类】H05B6-06
【公开号】CN104619058
【申请号】CN201410785626
【发明人】王留菊, 朱晶, 郑炳鑫, 马晓冉, 陈飞
【申请人】北京京仪椿树整流器有限责任公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月17日