单晶炉加热电源说明书.doc
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第一章概述
一、简介
单晶炉加热电源，是通力盛达能源设备（北京）有限公司集多年智能开关电源开发经验，参照信息产业部行业标准，结合国内外供电状况和使用要求，设计、生产的高新技术产品。
可用于单晶硅，多晶硅加热场所。
单晶炉加热电源系统采用模块化设计、组合式结构，由整流器、交流配电、直流配电等部分组成。
单晶炉加热电源通过外部隔离的0-10V直流电压控制系统输出，与其对应系统输出电压为0-60V，或者对应系统输出功率为150KW（通过系统前面板上的开关SW1选择“电压调节”或“功率调节”方式）。
单晶炉加热电源智能开关电源系统采用DZY-48/50H（HE）开关整流器，系统最大容量为2800A。
开关整流器采用了数字化功率因数校正、智能控制检测、新型磁性材料等新技术，使用了良好的热设计、EMC设计和可靠性设计，使交流输入电压适应范围、功率因数、功率密度、电磁兼容性、可靠性、转换效率等主要技术指标达到了国际先进水平。
二、系统特点
1．全数字化交错PFC创新控制的有限双极性控制ZVS全桥拓扑、倍整流拓扑、双单片机实现全数字监控。
2．系统整流器采用功率因数校正技术，使输入的交流电流波形与输入的交流电压波形相同，相位一致，整机效率高，节省能源，降低运营成本。
3．系统整流器采用高频PWM控制变换技术，一方面减少了开关器什在高频开关过程中的功率损耗，提高了整机效率；另一方面减少了电磁干扰，可将电源系统安装在程控机房内。
4．系统采用民主均流技术，提高了系统工作的稳定与可靠性，因而减少了设备日常的工作维护。
5．系统整流器采用智能风冷和水冷技术，冷却效果好，故障率低，可靠性高。
6．整流器采用无工频变压器设计，体积小、重量轻。
7．整流器体积小占用空间小，交直流配电结构合理，便于操作、维护。
8．整流器采用了热插拔技术，可以在线安装或更换整流模块。
9．系统具有完善的防雷保护措施。
10．系统结构融入了等电位设计理念，简单巧妙的达到机柜通体等电位的设计要求，同时也提高了电磁兼容性能和系统防雷能力。
11．系统整流器具有交流输入过压、交流输入欠压、直流输出限流与短路保护等保护功能。
12．系统具有远端控制和本地控制两种控制方式供选择，提高了可靠性；
13．系统可根据用户给定信号线性调节输出电压或输出功率；
14．系统具有模块故障、系统过温故障、远控故障、门禁故障、炉阻故障等故障信号的声、光报警以及故障信号的上传功能；
15．系统可实时测量当前炉阻，在功率调节模式下，当炉阻因温度、老化等因素变化时，系统实时调节输出电压，保证系统恒功率输出；
三、使用环境
工作环境温度：
-5℃～+45℃相对湿度：
＜90％（40±5℃）；
储存温度：
-40℃～+70℃（试验温度）；大气压力：
70KPa～106KPa。
海拔高度：
≤3000m。
工作条件：
交流输入：
三相五线制一火线U、V、W；零线N；保护地线PE。
交流输入电压：
三相304V~456V（线电压）交流输入频率：
45～65Hz。
起动电压适应范围：
系统起动电压（相电压）≥160V，利电压在180V～290V范围内可额定电流输出，交流输入相电压在90V～180V范围内限流输出。
四、系统安全性
1．绝缘电阻：
在正常大气压条件下，环境温度为15℃～35℃，在不接入防雷器、整流器、控制器、系统前面板和系统隔离板时，试验电压为直流500V，交流部分和直流部分对地、以及交流部分对直流部分的绝缘电阻符合下述要求：
在相对湿度≤65％环境中，绝缘电阻不低于5MΩ；在65％＜相对湿度≤90％环境中，绝缘电阻不低于2MΩ．
2．抗电强度：
在不接入防雷器、整流器、控制器、系统前面板和系统隔离扳时，交流配电部分各带电回路对地、交流电路对直流电路之间应能承受50Hz、2500V的交流电压lmin，无击穿、无飞弧现象，漏电流≤30mA；直流电路对地应能承受50Hz、有效值为1000V的正弦交流电压1min且无击穿或飞弧现象，漏电流≤30mA
五、执行标准
GB3859.1-1993半导体变流器基本要求的规定；
GB4943-2001信息技术设备（包括电气事务设备）的安全；
GB9254-1998信息技术设备的无线电骚扰限制和测量方法；
YD／T282-2000通信设备可靠性通用试验力法；
YD／T585-1992通信用配电设备；
YD／T731-2002通信用高频开关整流器；
YD／T944-1998通信电源设备防雷技术要求和测试方法；
YD／T983-1998通信电源设备电磁兼容性极限值及测量方法；
YD／T1058-2007通信用高频开关组合电源；
YD／T1104-2001通信用开关电源系统监控技术要求和试验方法。
第二章电源系统
一、主要技术指标
1．输出：
工作范围：
OV~60V。
稳压精度：
不超过直流输出电压整定值的±0.6％
均流误差：
开关整流器的输出电流在50％～100％的额定电流范围内时，其均分负载电流不平衡度小于额定电流的±5％；
最大效率：
单体开关整流器≥92％；
音响噪音：
≤55dB。
2．杂音电压：
电话衡重杂音电压：
≤2.0mV；
峰-峰值杂音电压：
≤200mV；
二、基本工作原理
图2-1是单晶炉加热电源组成原理图。
单晶炉加热电源采用三相五线制交流输入，交流配电单元将三相交流电配接为开关整流器所需要的单相电或三相电。
整流器把交流电整流稳压为稳定的直流电，所有整流器并联输出。
图2-1单晶炉加热电源原理图
三、系统配置
单晶炉加热电源最大容量配置：
1.整流器：
SR4850-A56台：
2.额定交流输入：
AC220V/20A；额定直流输出：
DC48V/50A。
3.交流配电：
交流输入：
交流接触器400A/3P，1路；C级防雷1件套；（标准配置）
系统前面板的交流单相输入：
1P空开（控制系统前面板和系统隔离板的运行与关闭）
4.直流配电：
直流输出通过铜排接至客户端阻性负载。
5.机柜外形尺寸（宽×深×高）：
900mmX1000mmX1600mm。
图2-1单晶炉加热电源外观图
第三章交直流配电
一、交流配电
单晶炉加热电源交流配电标准配置为单路交流输入。
三相交流输入通过400A交流接触器接入电源系统（机柜内另有1P空开控制系统前面板的运行与关闭），在系统前面板处于运行状态时，客户端通过无源开关量控制接触器的开启和关闭。
二、直流配电
整流器将交流电整流稳压为直流电后送直流配电的正负汇流排供用户使用。
三、直流检测单元
直流检测单元通过系统前面板和系统隔离板将0-60V直流输出电压转换为0-10v（或0-8V（相当丁0-75V对应0-10V信号），通过改变用户接口接线排上的接线方式来实现）电压信号；将0-37.3mv（0-2500A，20度）直流输出电流信号转换为0-10V电压信号（或0-8.33V（相当于0-3000A，20度对应0-10v信号），通过改变用户接口接线排上的接线方式来实现）；
将0-150KW输出功率转化为0-10v电压信号，供用户端口检测和显示．
电源系统与用户控制柜的接口如下所示：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
电压功率
地
输出电压
输出功率
输出电流
地
开关1
开关2
地
故障常闭
公共端
故障常开
第四章整流器
一、主要技术指标
1.主要技术指标
整流器主要技术指标如表4.1
SR4850-A
备注
交流供电
220V单相
开机浪涌电流
≤28A
启动电压
≤95V
交流输入电压范围
176~295V
AC欠压保护
＜170±10V（黄灯），关机＜80±10V
AC过压保护
关机（红灯）＞305±10V，恢复开机＜290±10V
直流输出电压范围
0V~58.0V
直流额定输出电流
50A
直流最大输出电流
52.5A~55A
效率
≥92％
重量
2.5Kg
2.通用技术指标：
a．稳压精度：
不超过直流输出电压整定值的±O6％。
b．电压调整率：
不超过直流输出电压整定值的±0．1％。
c．电流调整率：
不超过直流输出电流整定值的±O．5％。
d．均流误差：
当整流器的输出电流在50％～100％的额定电流范围内时，其均分负载电流不平衡度≤±5％额定电流值。
e．可闻噪音：
≤55dB
f．杂音电压：
电话衡重杂音电压：
300Hz～3400Hz≤2.0mv。
峰一峰值杂音电压：
0MHz～20MHz≤200mV。
宽频杂音电压：
3.4KHz～150KHz≤50mv。
g．绝缘电阻：
在正常大气压条件下，相对湿度为90％，试验电压为直流500V时，整流器主回路的交流部分和直流部分对地、以及交流部分对直流部分的绝缘电阻均不低于5MΩ。
h．抗电强度：
1.交流电路对地能承受50Hz、1500V的交流电压1min，无击穿、无飞弧现象，漏电流≤30mA。
2.直流电路对地能承受50Hz、750V的直流电压1min，无击穿、无飞弧现象，漏电流≤30mA。
3.交流电路对直流电路能承受50Hz、3000V的交流电压1min，无击穿、无飞弧现象，漏电流≤30mA。
i．其它保护功能：
1.路保护功能：
当整流器直流输出电流大于11O％额定输出电流时实施短路保护，降低输出电压，限流输出；故障消除，自动恢复正常工作。
2.热器过温保护：
当敞热器温度在110℃±lO℃范围时，整流器实施过温关机保护；故障消除，自动恢复正常上作。
二、工作原理
开关整流器主要由输入滤波电路、缓启动电路、PFC有源功率
因数校正电路、PWM高频开关DC-DC变换电路、检测控制和状态检测、智能通信接口、输出整流滤波电路等部分组成。
图4-1是开关整流器基本工作原理框图。
单晶炉加热电源配置的开关整流器均具有交流输入过压、交流输入欠压、直流输出过压、直流输出限流与短路保护等保护功能。
三、整流器外形
整流模块的外形图如图4-2所示，前面板指示灯功能如表4-2所示.
a、外观b、前面板c、后面板
图4-2整流模块的外形图
表4-2整流模块前面板指示灯功能
指示标识
正常状态
异常状态
异常原因
正常指示灯（绿色）
亮
灭
电源不工作
闪亮
后台监控对模块进行操作
告警指示灯（黄色）
灭
亮
交流输入过欠压，模块PFC输出过欠压，过温，模块不均流，限功率
闪亮
模块通讯中断
故障指示灯（红色）
灭
亮
输出过压，模块输出熔丝断
闪亮
模块风扇故障
A．关于“告警”和“故障”信号灯：
1．黄色“告警”或红色“故障”信写灯亮，除通讯故障外均按故障处理：
2．当整流器与控制器间未构成通信时，该整流器的黄色“告警”信号灯将亮，不按故障处理。
B．安装方法
1．将整流器按自然状态推入相应整流器位置；
2．然后抬起把手，锁轴上移，将整流器插入中抽屉，使之接插牢靠。
C．中抽屉定义：
将系统配置的整流器装入智能开关电源机柜。
第五章安装手册
一、安全守则
提示：
1．这里所列注意事项都是有关安全的极重要的问题，敬请遵守。
2．设备安装应由专业人员严格遵照相关安装规定进行作业安装。
3如果安装不当，将可能造成火灾、触电等事故。
4如果调试不当，设备将不会正常运行。
请注意：
1．安装设备的机房应符合“使用环境与工作条件”的要求。
2．安装设备的机房应能够承受相当的重量。
3.机房应保持干燥，清洁，无可燃性气体泄漏!
4．分别安装保护接地、工作接地，且应分散连接、集中接地。
5．按有关规定加工交流输入线利其它有关连线。
二、开箱检查
根据装箱单检查核对设备主要配置、配件。
1．检查各部件表而是否完好、无损伤。
2．检查各部件内部是甭有异常情况。
三、电源系统的安装
1．设备的定位与安装
机柜按照指定地点摆放。
2．系统安装过程
a分别加工有关连线
提示：
有关导线线径要足够粗、长度要合适、冷压焊片要压紧，按规定做标识。
b．安装有关连接线
①安装保护地线
请按有关规定安装保护地线及汇流排。
②安装直流工作地线：
注意：
机柜的保护地线、直流工作地线应分散连接、集中接地!
③安装直流负载线
注意：
直流负载线的正负极线请勿接错!
⑤安装交流供电线
注意：
高压供电，请勿带电作业！
单晶炉加热电源交流输入采用三相五线制，保护地接入机柜的保护
地排“PE”，零线接入机柜的零线排“N”，按标识将交流输入火线接入交流输入接触器
KM1，并对应连在交流供电配电盘上。
提示：
火线、零线、保护地线的连接务必正确!
火线、零线、保护地线安装务必紧固！
3．安全检查
a．交流配电盘上的交流供电控制开关应处断开位置!
b．闭合交流配电中的1P空开，接通机柜上的交流输入接触器、直流输出不接负载；
c．检查交流进线端子间、直流输出端子间应无短路现象。
若有短路现象，请排除。
d．断开电源机柜上的交流输入接触器，断开交流配电中的1P空开。
4．安装整流器
安装请参阅第四章。
5．重复安全检查
a．检查前，请断开交流配电中的1P空开和为智能开关电源系统供电的交流供电控制开关；
b．闭合交流配电中的IP空开，接通机柜上的交流输入及直流输出负载；
c．检查交流进线端子间、直流输出端子间应无短路现象。
d．检查后，断开交流输入接触器、用户负载和交流配电中的1P空开。
第六章电源系统的开通与调试
提示：
开通前检查下列设备的状态应为：
1．为电源供电的交流供电配电盘上的相应控制开关应在断开位置；
2．交流配电中的1P空开处于断开位置；
3．电源交流输入接触器器应在断开位置；
4．系统直流输出负载在断开位置。
一、电源系统与用户端控制器（如欧陆控制器）的连接
1、用户接口定义：
表6-1用户接口定义表
编号
标识
定义
备注
1
Vset/Pset
电压/功率
远端下传到系统的电压/功率给定
2
GND2
地
远端下传信号参考地
3
VO
输出电压
系统上传到远端的输出电压信号
4
PO
输出功率
系统上传到远端的输出功率信号
5
IO
输出电流
系统上传到远端的输出电流信号
6
GND2
地
远端下传信号参考地
7
ON/OFF1
开/关1
远端开机信号，与GND2短路为开机，开路为关机
8
ON/OFF2
开/关2
远端开机信号，高电平（>4V）开机，低电平（>2V）关机
9
GND2
地
远端下传信号参考地
10
NC
故障常闭
系统故障信号上传常闭点，有故障时10、11开路，无故障时10、11短路
11
COM
公共端
故障干节点公共端
12
NO
故障常开
系统故障信号上传常开点，有故障时11、12短路，无故障时11、12开路
*表6-1中，远端表示用户端，系统表示智能开关电源系统；
2、电源系统与用户端控制器的接线：
请按下图连接系统中的用户接口（位于机柜左侧柜壁内部的上方）与用户端控制器，
有如下注意事项：
a.电源系统出厂前设定的上传到用户端的输出电压信号（PIN3和PIN6问电压信号）
为0—10V对应系统实际输出电压的0-60V：
如果用户要求以上对应关系为0-1OV对应0-75V，可按如下方法更改接线方式：
将导线313-1接到316所在的用户接口上；
b．电源系统山厂前设定的上传到用户端的输出电流信号（PIN5和PIN6间J电压信号）
为0一10V对应系统实际输出电压的O-2500A：
如果用户要求以上对应关系为0-10V对应0-3000A，可按如下方法更改接线方式：
将导线3l5-l接到316所在的用户接口上；
c．用户开关机方式有两种连接方式可选择：
①开关方式时，连接至用户接口的PIN7和PIN9：
②24V电平方式时，连接至用户接口的PIN8和PIN9）
二、空载开通
1．闭合交流配电中的1P空开，接通配电盘上的交流供电控制开关，检查智能开关电
源交流输入相电压应在176～264v范围内。
2．启动l号整流器：
a．设置客户端给定电压为30％，或3v；
若为功率调节方式，设定给定功率为45Kw（注意保持系统前面板上的SWl为
“电压调节”方式）；
b．安装1号整流器在相应位置上；
c．约3～4秒应能听到该整流器的缓启动继电器的工作声，该整流器前面板的绿色
信号灯亮，进入正常工作；
dI检查正负汇流排电压应为当前系统电压（18v）：
e．确认l号整流器工作正常。
f输出电压信号校准：
如果用户要求系统上传到用户的输出电压信号为0-10V对应实际系统输出的
0—60V，此时测量用户接口中的PIN3和PlN6脚间电压应为3．0v（+／-0．09v）（PIN3
和PIN6间电压可通过调节系统前面板上的电位器Wv改变）；
如果用户要求系统上传到用户的输出电压信号为0—10v对应实际系统输出的
O一75V，此时测量用户接口中的PIN3和PIN6脚间电压应为2．4V（+／-0．08v）（PIN3
和PIN6问电压可通过调节系统前面板上的电位器WV改变）；
3．启动2号整流器：
安装2号整流器在相应位置上；确认系统工作正常，拔出1号整流器，确定2
弓‘整流器工作正常。
4．按上述方法依次启动其它整流器，确认系统内整流器均工作正常。
三、配置系统
1启动状态．
将客户端负载接至开关电源输出正负排
系统执行“开机”操作后，整流器输出电压将由“启始电压”逐步增长；
2输出电流信号校准
a．设置客户端给定电压为30%，或3V：
若为功率调节方式，设定给定功率为45Kw（注意保持系统前面板上的SWl为
“电压调节”方式）；
b．此时输出电压应为18V（+／-0．54V），测量机柜内系统输出正排上电流采样点信号问
的压差Vio和当前铜排的温度t，根据下表求出单位压差（1mv）对应的电流值
（A）：
K（A／mV）；
温度t
（单位：
度）
每毫伏对应安培数K
（单位：
A/mV）
温度t
（单位：
度）
每毫伏对应安培数K
（单位：
A/mV）
温度t
（单位：
度）
每毫伏对应安培数K
（单位：
A/mV）
10
69.7
42
61.8
74
55.6
12
69.1
44
61.4
76
55.2
14
68.6
46
61.0
78
54.9
16
68.0
48
60.5
80
54.5
18
75.5
50
60.1
82
54.2
20
67.0
52
59.7
84
53.9
22
66.5
54
59.3
86
53.5
24
66.0
56
58.9
88
53.2
26
65.5
58
58.5
90
52.9
28
65.0
60
58.1
92
52.6
30
64.5
62
57.8
94
52.3
32
64.1
64
57.4
96
52.0
34
63.6
66
57.0
98
51.7
36
63.2
68
56.6
100
51.3
38
62.7
70
56.3
102
51.1
40
62.3
72
55.9
104
50.8
d．计算出实际电流Io=Vio*K
如果反馈电流信号为O—1OV对应0-2500A，此时对应的用户接口中PIN5与PIN6的
压差应为Io／2500*10（单位：
V）（PIN5和PIN6间电压可通过调节系统前面板上的电
位器wIF改变）；
如果反馈电流信号为0一1OV对应0—3000A，此时对应的用户接口中PIN5与PIN6的
压差应为Io／3000*10（单位：
V）（PIN5和PIN6间电压可通过调节系统前面板上的电
位器WIF改变）：
3．输出电压调节
调节给定电压，测试直流输出电压与给定电压对应关系为：
0％-100％欧陆控制器给定电压对应0—60V直流输出电压，模块输出最大59（+／-IV）。
如：
30％（欧陆）18V（电源直流输出）
4．电压调节／功率调节配置
如果用广要求用户控制器给定的0-10V电压信号用于线性调节系统的输出电压，请检查确认系统上的单刀双掷开关置于“电压调节’’的位置（该配置为出厂设置），
该步小处理：
如果用户要求用户控制器给定的O-10V电压信号用于线性训节系统的输出功率，请
将系统前面板上的单刀双掷开关置于“功率调节”的位置；
（注意：
当系统前面板上的单刀双掷开关置于“功率调节”的位置时，若还未接入
单晶炉，可能会因实际输出功率与给定功率不一致（差值约超过额定输出功率的
16％以上），而产生“远控”故障，为正常现象；接入单晶炉后将无此现象；）
5．电源系统限流配置：
在系统前面板上有一个4位拨码开关lSET，用于设置电源系统的限流状态，
共可设定5种限流状态（出厂设置状态为①），分别如下：
①所有4位开关都处于0FF状态，电源系统不限流（即系统最大输出电流为额定输
出电流的100％）：
②4位开关中的任意1位处于0N状态，其它3位处于0FF状态，电源系统限流83％
（即系统最大输出电流为额定输出电流的83％）；
③4位开关中的任意2位处于0N状态，其它2位处于0FF状态，电源系统限流75％
（即系统最大输出电流为额定输出电流的75％）．
④4位开关中的任意3位处于0N状态，其它1位处于0FF状态，电源系统限流70％
（即系统最大输出电流为额定输出电流的70％）；
⑤所有4位开关都处于0N状态，电源系统限流67％（即系统最大输出电流为额定输
出电流的67％）；
5．备件的更换
系统备什中包含一块系统隔离板（约74mm*45mm），当原装系统隔离板损坏时，
需要先断开交流配电中的1P空开，断开配电盘上的交流供电控制开关，然后更换系
统隔离板（可直接插拔，注意插针与插座须一一对应），再按正常操作流程启动
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