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多晶硅双体铸锭炉加热电源的研究

作　者: 张驰
导　师: 贺明智
学　校: 北京交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 双体铸锭炉 多晶硅铸锭 交流调功 周波控制
分类号: TN304.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


随着全球能源的日益短缺、环境的恶化和可再生能源的飞速发展,光伏发电产业迅速发展,逐渐成为世界能源的重要组成部分。多晶硅是光伏产业中太阳能电池生产的重要原料之一,因此多晶硅材料也成为光伏产业的重要原料之一。多晶硅双体铸锭炉加热电源通过对铸锭炉内的石墨加热器提供交流电流,为多晶硅铸锭的生产提供稳定的热场。本文首先介绍了多晶硅铸锭生产的意义和国内外的市场情况,并对多晶硅铸锭的生产方法进行分析介绍；之后根据其生产方法及对多晶硅双体铸锭炉加热的要求,对两种不同的设计方案进行对比,并确定适用本系统的设计方案。然后对三相交流调功电路的工作原理、变压器伏秒积分、谐波和初始触发脉冲对调功电路的影响等进行了分析,并在此基础上完成了该加热电源系统的主电路设计及变压器等关键器件的选型,以及对电源系统的控制策略、软件控制流程和控制硬件电路的设计,并对人机交互平台进行了介绍；最后,在上述分析的基础上,本文成功研制了一台多晶硅双体铸锭炉加热电源的样机,实验结果及现场实际运行情况表明,该电源系统设计方案合理,完全达到了预期设计目标要求,可有效提高多晶硅片铸锭的产品品质。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-17
  1.1 选题的背景与意义  10-15
    1.1.1 生产多晶硅的意义  10-11
    1.1.2 国内外多晶硅生产技术的现状  11-14
    1.1.3 多晶硅铸锭炉系统研究现状及发展趋势  14-15
  1.2 本论文的主要研究工作  15-16
  1.3 本章总结  16-17
2 多晶硅双体铸锭炉加热电源系统方案的确定  17-26
  2.1 多晶硅双体铸锭炉加热电源方案设计  17-20
  2.2 多晶硅双体铸锭炉加热电源系统的整体结构  20-21
  2.3 多晶硅双体铸锭炉加热电源的工作原理  21-25
    2.3.1 单相交流调功电路的工作原理  21-24
    2.3.2 三相交流调功电路的工作原理  24-25
  2.4 本章总结  25-26
3 多晶硅双体铸锭炉加热电源的电路设计与分析  26-40
  3.1 主电路方案  26-32
    3.1.1 技术指标  26
    3.1.2 主电路结构  26-27
    3.1.3 交流调功电路的谐波分析  27-28
    3.1.4 调功电路变压器的伏秒积分分析  28-31
    3.1.5 初相角对系统稳定性的影响  31-32
  3.2 关键器件选型  32-37
    3.2.1 晶闸管的选型  32-33
    3.2.2 工频变压器的设计  33-36
    3.2.3 其它器件的选择  36-37
  3.3 多晶硅双体铸锭炉加热电源的实物照片  37-38
  3.4 本章总结  38-40
4 加热电源控制系统的设计  40-59
  4.1 系统控制策略研究  40-44
    4.1.1 系统控制方法  40-41
    4.1.2 软件程序流程  41-44
  4.2 控制电路的硬件设计  44-54
    4.2.1 模拟信号处理部分  45-51
    4.2.2 数字信号处理部分  51-52
    4.2.3 PWM控制部分  52
    4.2.4 通信  52-54
  4.3 本地人机交互平台  54-58
  4.4 本章总结  58-59
5 加热电源系统的的仿真及实验结果分析  59-67
  5.1 仿真分析  59-61
  5.2 实验结果及分析  61-64
  5.3 系统的优势  64-66
  5.4 本章总结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-70
作者简历  70-72
学位论文数据集  72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 材料 > 元素半导体 > 硅
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