CN104772209A - 一种用于多晶硅破碎装置的光控单脉冲触发*** - Google Patents

一种用于多晶硅破碎装置的光控单脉冲触发*** Download PDF

Info

Publication number
CN104772209A
CN104772209A CN201510098646.2A CN201510098646A CN104772209A CN 104772209 A CN104772209 A CN 104772209A CN 201510098646 A CN201510098646 A CN 201510098646A CN 104772209 A CN104772209 A CN 104772209A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse
signal
light
monopulse
triggering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510098646.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104772209B (zh
Inventor
付荣耀
孙鹞鸿
张东东
严萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Electrical Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Electrical Engineering of CAS filed Critical Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority to CN201510098646.2A priority Critical patent/CN104772209B/zh
Publication of CN104772209A publication Critical patent/CN104772209A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104772209B publication Critical patent/CN104772209B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

一种用于多晶硅破碎装置的光控单脉冲触发***，其光脉冲信号发生器(1)输出单脉冲光信号，触发电脉冲触发信号产生***(13)的可控硅产生空气开关所需的高压单脉冲触发信号。市电交流电源(4)通过全桥整流器(5)整流，输出直流电压，经充电电阻(6)向电解电容(7)充电，触发光脉冲信号发生器(1)输出单脉冲光信号，经光电转换电路(2)转化为单脉冲电信号，进入增强驱动电路(3)放大为可控硅(8)触发信号，送入可控硅(8)的触发极，使脉冲变压器(9)原边得到低压脉冲触发信号，经脉冲变压器(9)升为高压脉冲触发信号用于触发空气开关。

Description

一种用于多晶硅破碎装置的光控单脉冲触发***
技术领域
本发明涉及一种光控单脉冲触发***，特别涉及一种用于多晶硅破碎装置中三电极空气开关的光控单脉冲触发***。
背景技术
当前，多晶硅材料是生产太阳能电池的最主要的材料。从还原炉成形完成的多晶硅棒首先要进行破碎，然而国内外现有的多晶硅棒破碎技术多采用人工敲击和机械破碎，由于多晶硅硬度大，且在破碎的过程中不能被污染，所以机械破碎造成了劳动强度大、噪音大，易造成粉尘和金属污染。
基于液电效应的高压脉冲多晶硅破碎装置，可以大大降低工作人员劳动量，提高劳动效率，实现多晶硅均匀破碎，减少粉末和金属污染，噪声小，提高多晶硅品质，具有良好的市场应用前景。多晶硅破碎装置的电路结构如图1所示，其中充电***的高压输出端通过高压充电线连接储能电容的正极，充电***的低压输出端连接储能电容的负极，储能电容的正极与空气开关的正极连接，空气开关的负极与放电电极的正极连接，放电电极的负极与储能电容的负极连接。空气开关是整个破碎装置的核心器件，它每一次可靠开通才能使多晶硅破碎装置完成一次破碎工作，因此多晶硅破碎装置的空气开关的触发***必须安全可靠。目前常用的多晶硅破碎装置中采用的是三电极空气开关，其触发***电路结构如图2所示。
如图1所示，充电***的控制电路与空气开关的触发电路融合在一套控制***中。空气开关触发***与充电***都是通过电信号与控制***直连，这将会造成充放电***的相互电磁干扰。在充电***为储能单元充电过程中产生的电磁干扰可能造成高压开关误触发，使得储能电容未达到预定电压就发生脉冲放电，会造成实验失败或者对操作人员的安全构成威胁。单次运行时一般都是手动触发按钮开关来得到触发信号。如图2所示，市电交流电源通过二极管半波整流后经过充电电阻向电解电容充电，充电速度慢，效率低。触发可控硅时需手动按下按钮开关，触发脉冲延时较长。华中科技大学南敬在其论文“沿面击穿型高压开关触发***的设计与研究”中使用此电路设计了高压气体开关的触发***，另外新特能源股份有限公司的发明专利CN102836765B“一种破碎多晶硅的方法及其装置”中也是采用此电路。此电路缺点是手动触发时抖动大，击穿延时时间较长，触发脉冲宽度较长，半波整流充电时间慢，容易出现误触发，安全性低。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，为多晶硅破碎装置提供一种效率高、可靠性高、安全系数高的三电极空气开关的单脉冲触发***。
本发明为空气开关的单脉冲触发***，包括光脉冲信号发生器和电脉冲触发信号产生***。所述的电脉冲触发信号产生***包括光电转换电路、增强驱动电路、全桥整流器、充电电阻、电解电容、可控硅和脉冲变压器。光脉冲信号发生器和电脉冲触发信号产生***通过一根光纤导线连接，此光纤导线的一端接入光脉冲信号发生器的光纤法兰接口处，另一端接入电脉冲触发信号产生***的法兰接口。光脉冲信号发生器输出5V、脉冲宽度为30us的单脉冲光信号用来触发电脉冲触发信号产生***中的可控硅的开通，电脉冲触发信号产生***产生空气开关所需的高压单脉冲触发信号。
所述的电脉冲触发信号产生***中各器件连接方式如下：市电交流电源的火线、零线输出端分别连接全桥整流器的两个输入端，无方向之分。全桥整流器的高压输出端通过充电电阻与电解电容的正极相连接，全桥整流器的负极与电解电容的负极相连。电解电容的正极与可控硅的正极相连接。可控硅的负极与脉冲变压器原边的一端相连接，电解电容的负极与脉冲变压器原边的另一端相连。光电转换电路的信号输出端与增强驱动电路信号输入端相连接。增强驱动电路信号输出端正极接入可控硅的门极，输出端负极接入可控硅的负极。
本发明的工作过程如下：市电交流电源通过全桥整流器整流后输出直流电，直流电经过充电电阻向电解电容充电，直至电压稳定在300V左右。待电解电容电压稳定后，触发光脉冲信号发生器后发生器输出5V、脉冲宽度为30us的单脉冲光信号，该单脉冲光信号通过通信光纤进入电脉冲触发信号产生***的光电转换***，转换为幅值5V，脉冲宽度为30us的单脉冲电信号。5V单脉冲电信号通过电信号导线进入信号增强驱动电路后功率放大，信号增强为低电平为-8V，高电平为15V，脉冲宽度为30us的可控硅触发信号。此信号触发可控硅后使得脉冲变压器原边得到幅值为300V的单脉冲低压触发信号。此单脉冲低压信号经过脉冲变压器升压后变为单脉冲高压触发信号，用于触发高压空气开关。
本发明的优点在于采用光纤传输触发信号，将充电***的控制电路与空气开关的触发***物理隔开。在进行多晶硅破碎实验时高压空气开关不会因受到充电***的电磁干扰影响而产生误触发现象，保证高压气体开关的可靠触发。同时本发明做到了将操作人员与高压试验设备完全物理隔离，保证了人身安全。
附图说明
图1为传统多晶硅破碎装置的电路结构示意图；
图2为传统多晶硅破碎装置中单次脉冲触发电路的原理图；
图3为本发明原理框图，图中：1光脉冲信号发生器，2光电转换电路，3增强驱动电路，4市电交流电源，5全桥整流器，6充电电阻，7电解电容，8可控硅，9脉冲变压器，10通信光纤，11电信号导线，12同轴电缆线；
图4为采用本发明的多晶硅破碎装置的电路结构示意图。图中：14控制***，15充电***，16储能电容，17空气开关，18放电电极；
图5为高压脉冲触发信号波形。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
本发明具体实施例为应用于一种工作电压为18kV的多晶硅破碎装置。
如图3所示，本发明包括光脉冲信号发生器1和电脉冲触发信号产生***13。所述的电脉冲触发信号产生***13包括光电转换电路2、增强驱动电路3、全桥整流器5、充电电阻6、电解电容7、可控硅8、以及脉冲变压器9。
光脉冲信号发生器1和电脉冲触发信号产生***13通过一根光纤导线10连接。此光纤导线10的一端接入光脉冲信号发生器1的光纤法兰接口处，另一端接入电脉冲触发信号产生***13的法兰接口。光脉冲信号发生器1输出5V、脉冲宽度为30us的单脉冲光信号用来触发电脉冲触发信号产生***13中的可控硅8的开通，电脉冲触发信号产生***13产生空气开关所需的高压单脉冲触发信号。
所述的电脉冲触发信号产生***中各器件连接方式如下：市电交流电源4的1.5m2火线、零线输出端分别全桥整流器5的两个输入端连接，无方向之分。全桥整流器5的高压输出端通过充电电阻6与30uF的电解电容7的正极相连接，全桥整流器5的负极与电解电容7的负极相连。电解电容7的正极与可控硅8的正极相连接。可控硅8的负极与脉冲变压器9原边一端相连接，电解电容7负极与脉冲变压器9原边另一端相连。光电转换电路2的信号输出端与增强驱动电路3信号输入端相连接。增强驱动电路3通过同轴电缆线12与可控硅相连接。增强驱动电路3输出端正极接入可控硅8的门极，输出端负极接入可控硅8的负极。其中脉冲变压器选用变比为300:25kV。
加入本发明后多晶硅破碎装置电路结构图如图4所示，充电***15的高压输出端通过高压充电线连接储能电容16的正极，充电***15的低压输出端连接储能电容16的负极，储能电容16的正极与空气开关17的正极连接，空气开关17的负极与放电电极18的正极连接，放电电极18的负极与储能电容17的负极连接。多晶硅破碎装置工作时，首先通过操作控制***14启动充电***15通过高压线向储能电容16充电至18kV后停止，然后触发本发明光信号脉冲发生器1触发按钮，此时光信号脉冲发生器1发出一个5V的单脉冲光信号，单脉冲光信号进入电脉冲触发信号产生***13的光电转换***2后转化为幅值5V，脉冲宽度为30us的单脉冲电信号，该单脉冲电信号被送入增强驱动电路3后功率增强，且信号变为低电平-8V高电平为15V的单脉冲电信号。此单脉冲电信号用于触发可控硅8开通，从而脉冲变压器9原边可得到幅值为300V的单脉冲低压触发信号。单脉冲低压信号经过变比300:25kV的脉冲变压器升压后，变为25kV的单脉冲高压触发信号，此单脉冲高压触发信号用来触发空气开关17的开通。储能电容16中18kV电压的储能在空气开关17开通后在放电电极18处得到释放，能量瞬间释放产生强大的冲击波对多晶硅造成破碎。图5为变比300:25kV时的脉冲变压器所测试的触发信号，其副边信号上升沿是0.03ms，电压幅值为26kV。高压开关17一经开通，多晶硅破碎装置就完成了一次破碎实验。
本发明采用光脉冲信号发生器通过光纤导线传输信号，大大减少了整个多晶硅破碎***中充电电路的电磁干扰对空气开关误触发的影响，保证了***的可靠性；同时光纤传输使得操作人员与高压***远距离的隔离，保证了人身安全。本发明能够产生脉冲宽度固定的单脉冲触发信号，避免了手动触发给高压开关带来的抖动。同时在低压脉冲形成电路中采用全桥整流模式，增大了平均充电电流，缩短了充电时间。

Claims (2)

1.一种用于多晶硅破碎装置的光控单脉冲触发***，其特征在于：所述的光控单脉冲触发***包括光脉冲信号发生器(1)和电脉冲触发信号产生***(13)；所述的光脉冲信号发生器(1)和电脉冲触发信号产生***(13)通过一根光纤导线(10)连接；所述的光脉冲信号发生器(1)输出单脉冲光信号，单脉冲光信号触发电脉冲触发信号产生***(13)中的可控硅产生空气开关所需的高压单脉冲触发信号。
2.根据权利要求1所述的用于多晶硅破碎装置的光控单脉冲触发***，其特征在于：所述的电脉冲触发信号产生***(13)包括光电转换电路(2)、增强驱动电路(3)、全桥整流器(5)、充电电阻(6)、电解电容(7)、可控硅(8)和脉冲变压器(9)；市电交流电源(4)的输出端分别连接全桥整流器5的两个输入端；全桥整流器(5)的高压输出端通过充电电阻(6)与电解电容(7)的正极连接，全桥整流器(5)的负极与电解电容(7)的负极相连；电解电容(7)的正极与可控硅(8)的正极连接，可控硅(8)的负极与脉冲变压器(9)原边的一端连接，电解电容(7)的负极与脉冲变压器(9)原边的另一端相连；光电转换电路(2)的信号输出端与增强驱动电路(3)的信号输入端相连接；增强驱动电路(3)通过同轴电缆线(12)与可控硅(8)连接，增强驱动电路(3)的输出端正极接入可控硅(8)的门极，增强驱动电路(3)的输出端负极接入可控硅(8)的负极。
CN201510098646.2A 2015-03-06 2015-03-06 一种用于多晶硅破碎装置的光控单脉冲触发*** Expired - Fee Related CN104772209B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510098646.2A CN104772209B (zh) 2015-03-06 2015-03-06 一种用于多晶硅破碎装置的光控单脉冲触发***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510098646.2A CN104772209B (zh) 2015-03-06 2015-03-06 一种用于多晶硅破碎装置的光控单脉冲触发***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104772209A true CN104772209A (zh) 2015-07-15
CN104772209B CN104772209B (zh) 2017-03-08

Family

ID=53614157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510098646.2A Expired - Fee Related CN104772209B (zh) 2015-03-06 2015-03-06 一种用于多晶硅破碎装置的光控单脉冲触发***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104772209B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106824454A (zh) * 2017-03-31 2017-06-13 东北大学 一种强化难处理金矿石浸出的高压电脉冲预处理方法
CN106944225A (zh) * 2017-03-31 2017-07-14 东北大学 一种强化磁铁矿破碎及分选的高压电脉冲预处理方法
CN106944224A (zh) * 2017-03-31 2017-07-14 东北大学 一种用于矿石预处理的高压电脉冲碎矿装置
CN106944223A (zh) * 2017-03-31 2017-07-14 东北大学 一种利用电脉冲预处理矿石提高磨矿效率的方法
CN106984412A (zh) * 2017-03-31 2017-07-28 东北大学 一种贫赤铁矿石高压电脉冲选择性粉碎预富集方法
CN107303194A (zh) * 2016-04-14 2017-10-31 上海卡姆南洋医疗器械股份有限公司 一种新型冲击波触发电路
CN108712164A (zh) * 2018-07-26 2018-10-26 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种一体化弱光触发气体开关
CN109921766A (zh) * 2019-02-21 2019-06-21 东南大学 一种振铃波脉冲电流发生器
CN111009884A (zh) * 2019-12-10 2020-04-14 中国工程物理研究院应用电子学研究所 脉冲功率装置的误击穿响应***和实现方法
CN111229423A (zh) * 2020-03-13 2020-06-05 中国矿业大学 一种用于多金属矿石分步富集的连续型高压电脉冲碎矿装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3987271A (en) * 1974-03-05 1976-10-19 Colt Industries Operating Corporation Electrical discharge machining power supply circuit
KR20100137149A (ko) * 2009-06-22 2010-12-30 한국전기연구원 방전 스위치 및 이를 이용한 임펄스 전류 발생기
CN102435800A (zh) * 2011-11-07 2012-05-02 四川中物海通特种电源有限责任公司 一种高压脉冲发生器
CN102836765A (zh) * 2012-09-18 2012-12-26 特变电工新疆硅业有限公司 一种破碎多晶硅的方法及其装置
CN202818148U (zh) * 2011-10-19 2013-03-20 张涛 一种电爆马达
CN103326612A (zh) * 2013-06-18 2013-09-25 中国科学院电工研究所 一种单极性微秒脉冲高压电源
CN103490662A (zh) * 2013-10-09 2014-01-01 桂林理工大学 高隔离度高压脉冲电源

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3987271A (en) * 1974-03-05 1976-10-19 Colt Industries Operating Corporation Electrical discharge machining power supply circuit
KR20100137149A (ko) * 2009-06-22 2010-12-30 한국전기연구원 방전 스위치 및 이를 이용한 임펄스 전류 발생기
CN202818148U (zh) * 2011-10-19 2013-03-20 张涛 一种电爆马达
CN102435800A (zh) * 2011-11-07 2012-05-02 四川中物海通特种电源有限责任公司 一种高压脉冲发生器
CN102836765A (zh) * 2012-09-18 2012-12-26 特变电工新疆硅业有限公司 一种破碎多晶硅的方法及其装置
CN103326612A (zh) * 2013-06-18 2013-09-25 中国科学院电工研究所 一种单极性微秒脉冲高压电源
CN103490662A (zh) * 2013-10-09 2014-01-01 桂林理工大学 高隔离度高压脉冲电源

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
付荣耀等: "一种高压脉冲电源设计与实验", 《火力与指挥控制》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107303194A (zh) * 2016-04-14 2017-10-31 上海卡姆南洋医疗器械股份有限公司 一种新型冲击波触发电路
CN106944224B (zh) * 2017-03-31 2019-07-23 东北大学 一种用于矿石预处理的高压电脉冲碎矿装置
CN106944224A (zh) * 2017-03-31 2017-07-14 东北大学 一种用于矿石预处理的高压电脉冲碎矿装置
CN106944223A (zh) * 2017-03-31 2017-07-14 东北大学 一种利用电脉冲预处理矿石提高磨矿效率的方法
CN106984412A (zh) * 2017-03-31 2017-07-28 东北大学 一种贫赤铁矿石高压电脉冲选择性粉碎预富集方法
CN106944225A (zh) * 2017-03-31 2017-07-14 东北大学 一种强化磁铁矿破碎及分选的高压电脉冲预处理方法
CN106984412B (zh) * 2017-03-31 2019-05-21 东北大学 一种贫赤铁矿石高压电脉冲选择性粉碎预富集方法
CN106824454A (zh) * 2017-03-31 2017-06-13 东北大学 一种强化难处理金矿石浸出的高压电脉冲预处理方法
CN108712164A (zh) * 2018-07-26 2018-10-26 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种一体化弱光触发气体开关
CN109921766A (zh) * 2019-02-21 2019-06-21 东南大学 一种振铃波脉冲电流发生器
CN111009884A (zh) * 2019-12-10 2020-04-14 中国工程物理研究院应用电子学研究所 脉冲功率装置的误击穿响应***和实现方法
CN111009884B (zh) * 2019-12-10 2021-09-21 中国工程物理研究院应用电子学研究所 脉冲功率装置的误击穿响应***和实现方法
CN111229423A (zh) * 2020-03-13 2020-06-05 中国矿业大学 一种用于多金属矿石分步富集的连续型高压电脉冲碎矿装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104772209B (zh) 2017-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104772209A (zh) 一种用于多晶硅破碎装置的光控单脉冲触发***
CN102435800B (zh) 一种高压脉冲发生器
CN107124163B (zh) 一种复合模式固态脉冲源
CN202565195U (zh) 一种产生高压纳秒脉冲的装置
CN101013850B (zh) 采用蓄电池供电的高压电容器高频恒流充电电源
CN103490662B (zh) 高隔离度高压脉冲电源
CN102426954A (zh) 一种真空灭弧室的纳秒连续脉冲老炼装置及其方法
CN105675933A (zh) 电抗器匝间绝缘检测装置中可控放电球隙的点火电路
CN202150634U (zh) 主动式提前预放电避雷针
CN102033197A (zh) 一种应用改进延时方法的直流换流阀非周期触发试验方法
CN114744738A (zh) 一种高压脉冲放电破岩驱动源拓扑***
CN103926435A (zh) 用于检测变压器操作波及感应耐压局放的电源
CN107564752B (zh) 一种基于多电源合成的真空灭弧室老炼装置
CN103187899A (zh) 一种基于球隙放电的浪涌测试***
CN201412256Y (zh) 冲击电压发生器的第一级球隙对称点火装置
CN105057822A (zh) 高压脉冲除毛刺装置
CN210628724U (zh) 一种可控式提前放电避雷针
CN207460120U (zh) 二级放电快脉冲源
CN106501685A (zh) 用于35kV及以下直流电缆绝缘振荡波试验装置及其方法
CN207706145U (zh) 一种高能强流电子束源的高压脉冲产生电路
CN103115678B (zh) 一种双向激发的高重复频率火花光源
CN206193140U (zh) 空心电抗器匝间短路试验电路
CN110285586A (zh) 高压点火控制电路和燃气热水器
CN203377486U (zh) 新型提前放电避雷针
CN202962664U (zh) 一种静电除尘器用直流复合脉冲高压电源

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170308

Termination date: 20200306

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee