單晶硅生長爐加熱電源是單晶硅制備系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分之一,屬于輸出電壓低、輸出電流大的大功率電源�？煽毓桦娫茨軡M足一般晶體制備對加熱電源的需求,但存在體積大、動態(tài)響應(yīng)慢、電源效率低、諧波污染嚴(yán)重等不足。因此,在滿足工業(yè)生產(chǎn)的前提下,對制備晶體的加熱電源系統(tǒng)進(jìn)行研究是有必要的。首先,本文對比分析了單模塊大功率電源結(jié)構(gòu)、單控制器下多電源模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)和多控制器下的多電源模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu),可知多控制器下的多模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)能從源頭解決電源模塊并聯(lián)均流問題,具有均流特性好、系統(tǒng)可靠性高等特點。進(jìn)而確定了以三相不控整流電路、零電壓移相全橋電路、高頻變壓器、全波整流電路等組成電源模塊功率電路結(jié)構(gòu)。其次,本文介紹了電源模塊功率電路中各電路的工作方式,詳細(xì)分析了零電壓移相全橋電路的工作過程、軟開關(guān)的實現(xiàn)條件和副邊占空比丟失現(xiàn)象及解決方案,并對主要功率器件進(jìn)行參數(shù)計算與選型。最終,在PSIM環(huán)境中搭建電源模塊的仿真系統(tǒng),驗證了器件參數(shù)的正確性和電流電壓雙閉環(huán)PID控制算法的有效性;設(shè)計了基于STM32F334微處理器的數(shù)字電源控制器并編寫控制程序,搭建180kW+60kW全數(shù)控型制備晶體的加熱電源樣機,對電路... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１硅片年出貨量統(tǒng)計??Ｆｉｇ?１－１?Ｔｈｅ?ｓｔａｔｉｓｔｉｃ?ｏｆ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｃｈｉｐ?ａｎｎｕａｌ?ｓｈｉｐｍｅｎｔｓ??

高壓工頻交流電首先經(jīng)過整流變壓器降為低壓工頻交流電，接著通過可控硅組??成的工頻整流電路轉(zhuǎn)化為低壓直流電，最后通過低通濾波電路濾除高頻噪聲后輸??出理想的直流電能，如圖１－２所示。受可控硅器件控制特性的影響，電源在工作過??程中處于工頻工作狀態(tài)，導(dǎo)致整流變壓器、輸出濾波電路體積及重量大、電源動態(tài)??響應(yīng)慢、轉(zhuǎn)換效率較低。??交流輸入?低壓交流電?低壓直流電?直流輸出??—ｆ?１整流變壓器｜?？｜｜工頻整流??？輸出濾波｜￣＾??驅(qū)動信號??驅(qū)動電路??１控制信號??—ａｗｗ?輸出采樣???？輔助供電??？控制電路?＾???±?１５Ｖ，?＋５Ｖ，?２４Ｖ．．．??圖１－２可控硅電源系統(tǒng)框圖??Ｆｉｇ?１－２?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＣＲ?ｐｏｗｅｒ?ｓｕｐｐｌｙ?ｓｙｓｔｅｍ??隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展和國家對綠色電源的逐漸重視，以ＩＧＢＴ、??ＭＯＳＦＥＴ等開關(guān)器件為核心的開關(guān)電源以更高效、更節(jié)能、更綠色的姿態(tài)逐漸侵??蝕著大功率工業(yè)電源市場中可控硅電源的份額，開關(guān)電源系統(tǒng)框圖如圖１－３所示。??交流輸入?工頻脈動的直流電?高頻高壓交流電高頻低壓交流電?直流輸出??奉?－輸入整流及?？高細(xì)談變??？油鑾變ＦＦ器?＾輸出整流及?參．??工頻濾波?咼頻逆及?＾功軍變壓器?高頻濾波??驅(qū)動信號??驅(qū)動電路??１控制信號??＿＾纖，－冶輸出采樣???？輔助供電??？控制電路?????±１５Ｖ，＋５Ｖ，?２４Ｖ．．．??圖１－３開關(guān)電源系統(tǒng)框圖??Ｆｉｇ?１－３?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＭＰＳ?ｓｙｓｔｅｍ

高壓工頻交流電首先經(jīng)過整流變壓器降為低壓工頻交流電，接著通過可控硅組??成的工頻整流電路轉(zhuǎn)化為低壓直流電，最后通過低通濾波電路濾除高頻噪聲后輸??出理想的直流電能，如圖１－２所示。受可控硅器件控制特性的影響，電源在工作過??程中處于工頻工作狀態(tài)，導(dǎo)致整流變壓器、輸出濾波電路體積及重量大、電源動態(tài)??響應(yīng)慢、轉(zhuǎn)換效率較低。??交流輸入?低壓交流電?低壓直流電?直流輸出??—ｆ?１整流變壓器｜?？｜｜工頻整流??？輸出濾波｜￣＾??驅(qū)動信號??驅(qū)動電路??１控制信號??—ａｗｗ?輸出采樣???？輔助供電??？控制電路?＾???±?１５Ｖ，?＋５Ｖ，?２４Ｖ．．．??圖１－２可控硅電源系統(tǒng)框圖??Ｆｉｇ?１－２?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＣＲ?ｐｏｗｅｒ?ｓｕｐｐｌｙ?ｓｙｓｔｅｍ??隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展和國家對綠色電源的逐漸重視，以ＩＧＢＴ、??ＭＯＳＦＥＴ等開關(guān)器件為核心的開關(guān)電源以更高效、更節(jié)能、更綠色的姿態(tài)逐漸侵??蝕著大功率工業(yè)電源市場中可控硅電源的份額，開關(guān)電源系統(tǒng)框圖如圖１－３所示。??交流輸入?工頻脈動的直流電?高頻高壓交流電高頻低壓交流電?直流輸出??奉?－輸入整流及?？高細(xì)談變??？油鑾變ＦＦ器?＾輸出整流及?參．??工頻濾波?咼頻逆及?＾功軍變壓器?高頻濾波??驅(qū)動信號??驅(qū)動電路??１控制信號??＿＾纖，－冶輸出采樣???？輔助供電??？控制電路?????±１５Ｖ，＋５Ｖ，?２４Ｖ．．．??圖１－３開關(guān)電源系統(tǒng)框圖??Ｆｉｇ?１－３?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＭＰＳ?ｓｙｓｔｅｍ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]智能化數(shù)字電源的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢探討[J]. 任俊闖,陳春燕.  數(shù)字通信世界. 2017(02)
[4]意法半導(dǎo)體（ST）的先進(jìn)碳化硅功率器件加快汽車電動化進(jìn)程[J].   微型機與應(yīng)用. 2016(11)
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碩士論文
[1]大功率移相全橋同步整流電源關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 鄧開元.北京交通大學(xué) 2017
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[3]硅片軟磨料砂輪的磨削性能研究[D]. 金釗.大連理工大學(xué) 2009
[4]高性能單晶硅爐加熱電源的研究[D]. 李志君.北京交通大學(xué) 2010
[5]大功率并聯(lián)型開關(guān)電源的研究[D]. 林志光.華北電力大學(xué)（河北） 2010
[6]單晶硅中氧和碳的分布及控制方法[D]. 胡波.湖南科技大學(xué) 2009
[7]脈沖電流測量的研究[D]. 張德會.華中科技大學(xué) 2007
[8]軟開關(guān)電源設(shè)計與仿真研究[D]. 周志軍.武漢大學(xué) 2004



本文編號：3597223