[發明專利]用于對桿形半導體材料進行傳導性加熱的電能轉換設備

無效

• 申請號: 200910146617.3
• 申請日: 2009-06-03
• 公開（公告）號: CN101630915A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: N·埃林格爾;J·奧爾;P·富克斯;E·蒙茨
• 申請（專利權）人: 瓦克化學股份公司
• 主分類號: H02M5/10
• 分類號: H02M5/10;H02M5/25
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 鄔少俊;王 英

技術領域

本發明涉及一種用于對氣流中的桿形半導體材料進行傳導性加熱的電能轉換設備，在下文中將其稱為緊湊電源。

背景技術

緊湊電源在工業和商業中是很普遍的。在這種情況下，以使得對空間的要求最小和連接盡可能短的方式來布置變壓器、調節器、整流器和其他部件。

緊湊電源被用于例如開關技術中的供電目的、用于計算機系統和DC和AC電壓范圍內的機械或工業控制器。在工業設施中，緊湊電源不僅用于個位數瓦特范圍，還用于兆瓦特范圍。

緊湊電源尤其適用于對桿形多晶硅進行傳導性加熱的電能的轉換。

半導體材料的電阻率具有大幅下降的溫度系數。因此，產生下列問題：電源不得不為冷的加熱材料提供大的輸出電壓(伏特)而為熱的加熱材料提供大的電流強度(安培)(圖2)。

通過示例，能夠看出電流/電壓特性曲線是線性的。這通常涉及利用數百千瓦特到數兆瓦特的高加熱能量的加熱應用。因為大功率的緣故，所以僅在大于97％的高效率下才可能經濟地運行。如果電力負載的運行影響電壓供電系統的穩定性和形式，那么這些大功率的問題就在于作用在系統上所謂的反作用(reaction)。

為了使得對系統的反作用最小，針對這樣的大功率，應該力求低的電流諧波含量和低的位移無功功率。此外，為了防止單相系統失真，必須以三相形式從供給系統中以平衡方式汲取加熱能量。在這種情況下，初級系統供電電壓很大程度上是無關緊要的，且通常介于3kv和400kv之間。

當加熱冷卻的氣流中的半導體材料時，另一特定的特征是電阻隨著溫度變化發生快速和大的變化。該性質在沒有或僅有非常短暫的無能量間隔的情況下要求加熱能量的快速功率調節。

此外，緊湊電源的機械最優化結構對于經濟地布置大電流部件而言是相當重要的。

在工業中，已經通過包括每個變壓器的電壓分接頭都具有單獨的功率控制器的變壓器的能量轉換設備解決了上述問題。

實用新型DE?202005010333U1描述了一種額外要求輔助開關“S”的單相電路裝置，其可以利用電介質強度部分降低的可控開關元件(例如，晶閘管)(參見該文件中的開關元件20、21)。該公開文本描述了一種彼此連接的電路裝置(4)和變壓器(T)。然而，未討論整個設施的空間布置。也未提及電性能和機械性能的組合。

該裝置的缺點在于其要求額外的開關裝置“S”，假定使用了具有足夠電介質強度的開關元件(所有類型的半導體部件)，該附加的開關裝置“S”就可以被省去。這樣會顯著地簡化電路，因而簡化結構。

實用新型DE?202004004655U1也描述了一種用于對變化大的負載供電的單相電路裝置。其還包括單相變壓器/控制器組合。該電路設備關注于兩個變化大的負載首先以并聯然后以串聯連接進行連接的可能性。在這里依然未討論結構實施例和電性能。該電路裝置的缺點在于由于并聯/串聯轉換，在轉換瞬間負載上產生了無能量間斷(＞20ms)，而所述的間斷是不被期望的。

現有技術中所描述的裝置均為單相。用于將它們構造成三相實施例的額外電路系統費用很高且不經濟。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種不具有在現有技術中出現的缺點的多相電路裝置。

本發明涉及一種三相轉換器裝置，用于將具有外加系統電壓(impressedsystem?voltage)的電能轉換成過程相關的(process-dependent)可變電能，用于對桿形半導體材料進行傳導性加熱，其包括：

(A)三相初級繞組，其連接至供電系統；以及

(B)三個次級繞組，其中設施變壓器的三個次級繞組中的每一個具有超過兩個的電壓分接頭，不用其他的開關元件，所述電壓分接頭在遠離變壓器的一側具有直接電連接在其下游的功率控制器；以及

(C)包括所述次級繞組和被加熱的半導體材料的三個加熱電路，其以星形連接進行連接，用于通過負載電阻單獨調節加熱能量，其中控制器的功率部件直接地本地布置在所述三相變壓器處，以便優化體積。

附圖說明

圖1示出了根據本發明的三相轉換器裝置；以及

圖2示出了期望的電流/電壓特性曲線。

具體實施方式

三相設施變壓器的三相初級繞組連接到供電系統。端電壓通常為3kV到400kV，優選地為3×10kV。