一种感应加热电源及双温区晶体炉的制作方法

1.本发明属于电力电子变流器、串联谐振逆变器和半导体材料加工技术领域，特别是一种感应加热电源及双温区晶体炉。


背景技术：

2.双温区加热是指在同一个负载的不同区域，实现温度的不同调节，感应加热晶体炉如果想实现双区域温度调节，则必然要使用两个感应线圈，通过调节不同线圈上的功率来调节其加热温度。感应加热技术是通过磁场来使负载产生涡流，从而使负载发热，但是两个相邻的感应线圈会产生磁场干扰，使其无法独自调节功率。
3.目前业界使用的方法是在两个感应线圈中间加入一个闭合的屏蔽线圈，目的是短路两个感应线圈的磁场，如图1所示，使感应线圈1的磁场不能穿过屏蔽线圈去干扰感应线圈2，同理，感应线圈2的磁场也无法干扰感应线圈1。这种方式的缺点有以下：一是闭合的屏蔽线圈在电路原理中可以等效为一种短路负载，从而在屏蔽线圈上产生了比较大的损耗，这些损耗无法用来加热负载，损耗了电能；二是屏蔽线圈的存在，制约了两个正常工作的感应线圈的位置关系，为了能够放下屏蔽线圈，一般会使用水冷铜管方式，使两个线圈的间距被加大。
4.因此，如何在解决上述问题的基础上，实现消除两个感应器的互扰，成为当前研究的关键问题。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的一种感应加热电源及双温区晶体炉，该感应加热电源通过在两台串联型感应加热电源的谐振槽路中间增加一个耦合变压器，来消除两个感应器之间的互扰，从而实现调节不同线圈上的功率来调节其加热温度；该双温区晶体炉感应加热电源不仅节省电能，还不需要增加短路屏蔽线圈。
6.一方面，本发明实施例提供了一种感应加热电源，包括：第一感应加热电源和第二感应加热电源；
7.所述第一感应加热电源包括第一谐振槽路；
8.所述第二感应加热电源包括第二谐振槽路；
9.所述第一谐振槽路和第二谐振槽路之间串联有耦合变压器。
10.进一步地，在所述耦合变压器的同名端处，所述第一谐振槽路和第二谐振槽路之间的电流方向相反。
11.进一步地，所述第一谐振槽路包括第一匹配变压器、第一谐振电容和第一感应线圈；
12.所述第一匹配变压器、第一谐振电容和第一感应线圈串联。
13.进一步地，所述第二谐振槽路包括第二匹配变压器、第二谐振电容和第二感应线圈；
14.所述第二匹配变压器、第二谐振电容和第二感应线圈串联；
15.所述耦合变压器，用于对所述第一感应线圈和第二感应线圈之间的互感电压进行解耦补偿。
16.进一步地，所述耦合变压器的第一绕组串联在所述第一谐振槽路上；所述耦合变压器的第二绕组串联在所述第二谐振槽路上。
17.进一步地，所述第一感应加热电源还包括：第一整流器、第一斩波器和第一逆变器；
18.所述第一整流器、第一斩波器、第一逆变器和第一谐振槽路依次连接；
19.所述第一整流器，用于将所述第一感应加热电源的三相输入电压整流为第一直流电压；
20.所述第一斩波器，用于调节所述第一逆变器的母线电压；
21.所述第一逆变器，用于将所述第一直流电压逆变为交流方波电压。
22.进一步地，所述第二感应加热电源还包括：第二整流器、第二斩波器和第二逆变器；
23.所述第二整流器、第二斩波器、第二逆变器和第二谐振槽路依次连接；
24.所述第二整流器，用于将所述第二感应加热电源的三相输入电压整流为第二直流电压；
25.所述第二斩波器，用于调节所述第二逆变器的母线电压；
26.所述第二逆变器，用于将所述第二直流电压逆变为交流方波电压。
27.另一方面，本发明实施例还提供了一种双温区晶体炉，应用上述任一项所述的感应加热电源。
28.与现有技术相比，本发明记载的一种感应加热电源及双温区晶体炉，具有如下有益效果：
29.本发明实施例所提供的感应加热电源，通过在两台串联型感应加热电源的谐振槽路中间增加一个耦合变压器，来消除两个感应器之间的互扰，从而实现调节不同线圈上的功率来调节其加热温度；该方法不仅不需要增加短路屏蔽线圈，还不增加额外损耗。
30.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
31.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
32.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
33.图1为现有相关技术提供的存在短路线圈的双温区加热线圈示意图。
34.图2为本发明实施例提供的双温区加热线圈示意图。
35.图3为本发明实施例提供的双温区晶体炉感应加热电源框图。
具体实施方式
36.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
37.本发明实施例提供了一种感应加热电源，包括第一感应加热电源和第二感应加热电源；且第一感应加热电源和第二感应加热电源串联；
38.其中，第一感应加热电源包括第一整流器、第一斩波器、第一逆变器和第一谐振槽路；且第一整流器、第一斩波器、第一逆变器和第一谐振槽路依次连接；其中，第一整流器用于将第一感应加热电源的三相380vac输入电压整流成513v的第一直流电压；第一斩波器用于调节所述第一逆变器的母线电压；第一逆变器用于将第一直流电压逆变为交流方波电压；第一谐振槽路包括第一匹配变压器t1、第一谐振电容c1和第一感应线圈l1；且第一匹配变压器t1、第一谐振电容c1和第一感应线圈l1串联。
39.第二感应加热电源包括第二整流器、第二斩波器、第二逆变器和第二谐振槽路；且第二整流器、第二斩波器、第二逆变器和第二谐振槽路依次连接；其中，第二整流器用于将第二感应加热电源的三相380vac输入电压整流成513v的第二直流电压；第二斩波器用于调节所述第二逆变器的母线电压；第二逆变器用于将第二直流电压逆变为交流方波电压；第二谐振槽路包括第二匹配变压器t2、第二谐振电容c2和第二感应线圈l2；且第二匹配变压器t2、第二谐振电容c2和第二感应线圈l2串联。
40.由于上述第一感应线圈l1和第二感应线圈l2互相存在电磁干扰，导致第一斩波器和第二斩波器无法正常调节输出功率。为了消除该电磁干扰，本发明实施例在第一谐振槽路和第二谐振槽路之间串联了耦合变压器tm；具体为耦合变压器的第一绕组串联在第一谐振槽路，其第二绕组串联在第二谐振槽路；该耦合变压器tm可以对第一感应线圈l1和第二感应线圈l2之间的互感电压进行解耦补偿，从而使两个谐振槽路的电动势方向一致，减小了互扰，使第一感应加热电源和第二感应加热电源可以独立调功，具体如图2所示；并且在耦合变压器的同名端处，第一谐振槽路和第二谐振槽路之间的电流方向必须相反，否则耦合变压器无法正常解耦。
41.上述耦合变压器tm可以消除互感干扰的原理参照图3，具体为：u1为感应线圈l1的电压，u2为感应线圈l2的电压，u1’
为耦合变压器接在1单元中的绕组上的电压，u2’
为耦合变压器接在2单元中的绕组上的电压，由电磁感应定律可知，线圈l1上被线圈l2互感产生的电压与u1’
应同相位，同理，线圈l2上被线圈l1互感产生的电压与u2’
应同相位，只要合理设定tm的参数，即可保证u1’
和u2’
分别等于两个感应线圈上的互感电压，两者相互抵消，保证了两个感应线圈不受互感电压干扰影响，使两个感应加热电源可以独立调节输出功率，从而实现调节各自温区的温度。
42.本发明实施例还提供了一种双温区晶体炉，应用上述所提到的感应加热电源。相对于单温区，即一个感应线圈的晶体炉加热电源，双温区电源有更好的灵活性，可以使晶体炉的温场在晶体生长的不同阶段产生不同的温场，有利于晶体的生长合成。
43.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。