具有用于產(chǎn)生單相交流電的逆變器的供電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種供電裝置，包括用于產(chǎn)生單相交流電的逆變器（3）和包括帶初級線圈（41）和第一和第二次級線圈（421、422）的變壓器（4），各次級線圈（421、422）具有相同的匝數(shù)并且布置使得所述各次級線圈在變壓器（4）的運行中被相同的磁通流過，從而在變壓器（4）的運行中在各次級線圈（421、422）上能分接出相同的電壓，其中，第一次級線圈（421）的一個端子與第二次級線圈（422）的一個端子在第一節(jié)點（K1）上相互連接，在第一節(jié)點（K1）、第一次級線圈（421）的另一個端子與第二次級線圈（422）的另一個端子之間產(chǎn)生兩相系統(tǒng)，所述兩相系統(tǒng)的各相以180°彼此偏移，其中，第一節(jié)點（K1）與供電裝置的輸出端的中性線端子（N）通過電容器相連接。
【專利說明】具有用于產(chǎn)生單相交流電的逆變器的供電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種供電裝置，包括用于產(chǎn)生單相交流電的逆變器和包括變壓器，所述變壓器包括初級線圈和第一次級線圈以及第二次級線圈，其中，各次級線圈具有相同的匝數(shù)并且這樣布置，使得所述各次級線圈在變壓器的運行中被相同的磁通流過，從而在變壓器的運行中在各次級線圈上能分接出相同的電壓，其中，第一次級線圈的一個端子與第二次級線圈的一個端子在第一節(jié)點上相互連接，在第一節(jié)點、第一次級線圈的另一個端子與第二次級線圈的另一個端子之間產(chǎn)生兩相系統(tǒng)，所述兩相系統(tǒng)的各相以180°彼此偏移。
【背景技術(shù)】
[0002]由文獻EP2346150A1已知這種供電裝置(參看那里的圖lb)。由同樣的文獻已知，使用第一供電裝置為用于按照西門子法制造多晶硅的硅棒供電。在所述文獻EP2346150A1的圖1b中示出的供電裝置每個具有兩個輸出端，在所述兩個輸出端上，以180度彼此偏移的、即反相的電壓被提供。所述電壓驅(qū)使具有在I和IOOkHz之間的頻率的中頻電流到所述硅棒中。所述反相的電壓通過兩個變壓器產(chǎn)生，所述變壓器分別具有一個初級線圈和兩個次級線圈。
[0003]所述次級線圈在第一節(jié)點上彼此連接。各第一節(jié)點分別與供電裝置的輸出端的中性線端子連接。次級線圈的另外的端子與在輸出端中的外導(dǎo)體端子連接。
[0004]除了通過第一供電裝置供電外，所述硅棒在用第一供電裝置供電的同時可以由第二供電裝置供電，如在EP2346150A1中所述。硅棒串聯(lián)地連接在所述第二供電裝置上。所述供電以具有大約50Hz的頻率的電流進行。
[0005]在文獻EP2346150A1中公開了，第一供電裝置與第二供電裝置通過電容器彼此解耦。為此在輸出端的外導(dǎo)體端子與變壓器的次級線圈的所述另外的端子之間置入電容器。所述電容器與其他的結(jié)構(gòu)元件共同構(gòu)成高通濾波器，所述高通濾波器阻止由第二供電裝置驅(qū)使的電流流入第一供電裝置中并且損壞或破壞第一供電裝置。相反地，第二供電裝置由此與第一供電裝置解耦，因為在一個第一供電裝置的一個輸出端上的電壓通過在相同的第一供電裝置的另一個輸出端上的反相電壓抵消。
[0006]當在第一供電裝置的各輸出端上的負載不一樣大時，則在實際中當然可能出現(xiàn)問題。尤其是當一個負載的電感大于另一個負載的電感時，則可能產(chǎn)生在第一供電裝置的各輸出端上提供的電壓的數(shù)值的一定程度上相當顯著的差別。這導(dǎo)致，在第一供電裝置的各輸出端上的電壓的總和不再為O。代替地，達到多于100V的數(shù)值。所達到的電壓在此可與運行第一供電裝置的頻率有關(guān)。
[0007]所述對第一供電裝置的不均勻的加載和由此產(chǎn)生的在第一供電裝置的串聯(lián)連接的各輸出端上的電壓可導(dǎo)致，第二供電裝置被損壞或破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此本發(fā)明的任務(wù)在于，這樣進一步構(gòu)成第一供電裝置，使得在開頭所述的第一供電裝置的各輸出端上的電壓數(shù)值之間的差別盡可能被避免。
[0009]該任務(wù)通過本發(fā)明這樣解決，即與變壓器的初級線圈串聯(lián)地或在第一節(jié)點與供電裝置的輸出端的中性線端子之間布置電容器。
[0010]所述將第一節(jié)點與中性線端子連接的電容器或者所述與初級線圈處于串聯(lián)的電容器在供電裝置的運行中直接地或間接地、即中間接入變壓器地既處在具有供電裝置第一次級線圈的電路中也處在第二次級線圈的電路中。由此所述電容器可以用于補償在供電裝置的各輸出端上的電壓的數(shù)值上的差別。所述電容器尤其是在其布置在次級側(cè)時可以具有2至IOiiF的電容，尤其是4.5 ii F的電容。
[0011]當假想通過等效電路代替變壓器時，則電容器的一方面與變壓器的初級線圈串聯(lián)的布置和另一方面在第一節(jié)點與中性線端子之間的布置的等效性變得清楚。這樣本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚知道，在初級側(cè)布置的電容器也在兩個負載電路中作用。
[0012]優(yōu)選第一次級線圈的所述另一個端子與第一外導(dǎo)體端子連接，并且第二次級線圈的所述另一個端子與第二外導(dǎo)體端子連接。通過本發(fā)明考慮，在各外導(dǎo)體端子之間的電壓相比于在現(xiàn)有技術(shù)中的狀態(tài)顯著減小。
[0013]例如可設(shè)想，各外導(dǎo)體端子直接與次級線圈的所述另外的端子連接。于是可能的是，既使在對供電裝置的各輸出端的加載不相同時，尤其是在具有不同的載荷電感份額的電阻電感載荷時，在各外導(dǎo)體端子之間的電壓也為OV或接近0V。
[0014]但也可設(shè)想，外導(dǎo)體端子通過電容器與次級線圈的所述另外的端子連接。這時，在對供電裝置的輸出端的加載不同時，在各外部導(dǎo)體之間的電壓也能減小。但所述減小這時不如在取消在外導(dǎo)體端子上的電容器的情況下那么明顯。
[0015]該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明同樣可以這樣解決，即電壓能通過所述各次級線圈中的至少一個不連續(xù)地或連續(xù)地調(diào)節(jié)。通過各次級線圈中的至少一個具有多個抽頭，可以實現(xiàn)電壓的不連續(xù)的可調(diào)節(jié)性。如果通過各次級線圈中的至少一個，電壓是可調(diào)節(jié)的，則該電壓能這樣改變，使得在連接到根據(jù)本發(fā)明的供電裝置上的負載上的電壓在數(shù)值上是相等的。
[0016]另一種根據(jù)本發(fā)明的解決方案在于，在所述各次級線圈的所述另外的端子與輸出端的外導(dǎo)體端子之間設(shè)置電容器，所述電容器中至少一個具有能調(diào)節(jié)的電容。借助這樣的可調(diào)節(jié)的電容器也可能實現(xiàn)，在連接到根據(jù)本發(fā)明的供電裝置上負載上的電壓在數(shù)值上相等的。
[0017]逆變器可以是具有功率晶體管的H電橋。
[0018]所述供電裝置可以具有變頻器，并且逆變器可以是變頻器的部分。除了逆變器之外，所述變頻器可以具有整流器和直流中間電路。
[0019]可選地,變頻器也可以是直接交頻器(Direktumrichter )。逆變器在本發(fā)明的意義內(nèi)則是直接交頻器的集成的組成部分。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的供電裝置可以是用于按照西門子法制造多晶硅的反應(yīng)器的部分。根據(jù)本發(fā)明的供電裝置可以是為硅棒或硅薄棒提供用于感應(yīng)加熱的交流電的第一供電裝置。所述硅棒或硅薄棒可以布置在反應(yīng)器容器中。在所述反應(yīng)器容器中設(shè)置保持部，借助所述保持部保持所述硅棒或硅薄棒。所述保持部同時是電端子，借助所述電端子，硅棒或硅薄棒接入負載電路中。
[0021 ] 所述反應(yīng)器可以具有為硅棒或硅薄棒提供用于感應(yīng)加熱的交流電的第二供電裝置。該第二供電裝置可以具有帶多個次級側(cè)的抽頭和在其上連接的功率調(diào)節(jié)器的變壓器，所述功率調(diào)節(jié)器在電壓順序控制器中運行并且與第二供電裝置的外導(dǎo)體端子連接，例如這也在文獻EP2346150A1中公開。能由第一供電裝置產(chǎn)生的交流電的頻率為I至1000kHz，并且能由第二供電裝置產(chǎn)生的交流電的頻率為10至100Hz。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]借助接著的優(yōu)選實施例的說明參考附圖，本發(fā)明的其他特征變得清楚。附圖如下:
[0023]圖1根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的供電裝置的電路圖；
[0024]圖2根據(jù)本發(fā)明的第一供電裝置的電路圖；
[0025]圖3根據(jù)本發(fā)明的第二供電裝置的電路圖。
【具體實施方式】
[0026]在圖1中示出的根據(jù)現(xiàn)在技術(shù)的供電裝置具有包括整流器1、直流中間電路2和逆變器3的變頻器。
[0027]整流器I連接到供電設(shè)施的外導(dǎo)體LI'和中性線導(dǎo)體N'上。電容器連接到整流器的輸出端上，所述電容器構(gòu)成直流中間電路2。逆變器2連接到直流中間電路2上。
[0028]逆變器3是由IGBT31構(gòu)成的H電橋，如所述H電橋在逆變器中被多方面推廣的一樣。代替IGBT也可以使用其他的可控開關(guān)。變壓器4的初級線圈41連接到H電橋的并聯(lián)電路上。在次級側(cè)，變壓器4具有兩個線圈421、422。所述兩個次級線圈布置在一個鐵心上，并且被相同的磁通流過。所述次級線圈421、422具有相同的匝數(shù)，但是方向相反地纏繞。
[0029]所述一個次級線圈和所述另一個次級線圈的各一個端子在節(jié)點Kl上匯合。由該節(jié)點建立與在供電裝置的輸出側(cè)上的中性線端子N的電連接。
[0030]每一個次級線圈421、422的另一個端子通過電容器Cl、C2與在供電裝置的輸出側(cè)上的外導(dǎo)體端子L1、L2連接。
[0031 ] 供電裝置在其輸出端L1、N和L2、N上提供兩個反相的電壓，所述電壓在空載運行時并且在對輸出端L1、N、L2、N的加載對稱時具有相同的數(shù)值。于是在外導(dǎo)體端子L1、L2之間的電壓為0V。
[0032]通過對輸出端的不對稱的加載可以造成，在兩個輸出端L1、N、L2、N上的數(shù)值不一樣大。于是在外導(dǎo)體端子L1、L2之間的電壓不為0V。所述偏離根據(jù)在輸出端上的交流電壓的頻率和根據(jù)加載的方式可處于一定的數(shù)量級中，所述數(shù)量級對于供電設(shè)備結(jié)合到較大設(shè)備中是有問題的。尤其是在不同的電感載荷中，在運行供電裝置時，所述交流電壓可以彼此分開。特別在是運行供電裝置以提供具有接近輸出電路的共振頻率的頻率的交流電時，可以導(dǎo)致在外導(dǎo)體端子L1、L2之間的高電壓，所述輸出電路包括次級線圈421、電容器Cl、負載RLULLl或次級線圈422、電容器C2、負載RL2、LL2。
[0033]當如同根據(jù)圖2的根據(jù)本發(fā)明的第一供電裝置，將電容器CN插入在節(jié)點Kl與中性線端子N之間的連接時，則可以顯著減小這種電壓，所述第一供電裝置在其他方面對應(yīng)于根據(jù)圖1的供電裝置。
[0034]通過所述電容器CN，產(chǎn)生輸出電路的耦合，這導(dǎo)致在外導(dǎo)體端子L1、L2之間的電壓的減小。在輸出端L1、N、L2、N上的電壓相比于借助圖1描述的不對稱加載的情況被補償。所述電壓可減小直至大約80%。
[0035]當通過導(dǎo)線連接代替在變壓器4的次級線圈421、422的另外的端子與外導(dǎo)體端子L1、L2之間的連接中的電容器C1、C2并且只有在第一節(jié)點Kl與中性線端子之間的電容器CN時，可實現(xiàn)在對輸出端L1、N、L2、N不對稱地加載、尤其是不對稱地電阻電感加載的情況下在各外導(dǎo)體之間的電壓的接近100%的減小，如在圖3中對于根據(jù)本發(fā)明的第二電路布置示出的一樣，所述第二電路布置在其他方面對應(yīng)于根據(jù)圖2的根據(jù)本發(fā)明的第一電路布置。
【權(quán)利要求】
1.供電裝置，包括用于產(chǎn)生單相交流電的逆變器(3)并且包括變壓器(4)，所述變壓器包括初級線圈(41)和第一次級線圈(421)以及第二次級線圈(422)，其中，各次級線圈(421、422)具有相同的匝數(shù)并且這樣布置，使得所述各次級線圈在變壓器(4)的運行中被相同的磁通流過，從而在變壓器(4)的運行中在各次級線圈(421、422)上能分接出相同的電壓，其中，第一次級線圈(421)的一個端子與第二次級線圈(422)的一個端子在第一節(jié)點(Kl)上相互連接，在第一節(jié)點(K1)、第一次級線圈(421)的另一個端子以及第二次級線圈(422)的另一個端子之間產(chǎn)生兩相系統(tǒng)，所述兩相系統(tǒng)的各相以180°彼此偏移，其特征在于， 第一節(jié)點(Kl)與供電裝置的輸出端的中性線端子(N)通過電容器相連接； 與變壓器的初級線圈串聯(lián)地布置電容器； 電壓能通過所述各次級線圈中的至少一個不連續(xù)地或連續(xù)地調(diào)節(jié)； 和/或在所述各次級線圈的所述另外的端子與輸出端的外導(dǎo)體端子之間設(shè)置電容器，所述電容器中至少一個具有能調(diào)節(jié)的電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電裝置，其特征在于，第一次級線圈(421)的所述另一個端子與第一外導(dǎo)體端子(LI)連接，并且第二次級線圈(422)的所述另一個端子與第二外導(dǎo)體端子(L2)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的供電裝置，其特征在于，在第一次級線圈(421)的所述另一個端子與第一外導(dǎo)體端子(LI)之間連接電容器(Cl)，并且在第二次級線圈(422)的所述另一個端子與第二次級線圈(L2)之間連接電容器(C2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的供電裝置，其特征在于，逆變器(3)是具有功率晶體管(31)的H電橋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的供電裝置，其特征在于，供電裝置具有變頻器(1、2、3)，并且逆變器(3)是變頻器(1、2、3)的部分。
6.用于按照西門子法制造多晶硅的反應(yīng)器，包括為硅棒或硅薄棒提供用于感應(yīng)加熱的交流電的第一供電裝置，所述硅棒或硅薄棒能布置在反應(yīng)容器中，其特征在于，所述第一供電裝置是根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的供電裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器具有為硅棒或硅薄棒提供用于感應(yīng)加熱的交流電的第二供電裝置，其中，能由第一供電裝置產(chǎn)生的交流電的頻率為10至1000kHz，并且能由第二供電裝置產(chǎn)生的交流電的頻率為10至100Hz。
【文檔編號】H02M5/10GK103457480SQ201310211276
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】A·阿費爾貝格 申請人:安奕極電源系統(tǒng)有限責(zé)任公司