专利名称：尤其用于为制造多晶硅的反应器供电的供电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供电装置，尤其用于为用于按照西门子方法制造多晶硅的反应器中的硅细棒供电的供电装置，-具有连接到三相供电网的输入端，-具有三组输出端，用于对能连接到输出端的负载、尤其是硅细棒供电，-具有三组调节装置，用于调节输出端上的电压，以及-具有三组转换装置，用于在这些输出端组中一个组的输出端进行并联连接和串联连接之间进行转换，其中每组调节装置至少在供电装置的一种状态下经由一组转换装置与一组输出端连接。
背景技术：
这种供电装置的一个输出端是一对用于连接一个或多个串联连接的负载的电气接头。如果一个负载连接到该输出端，则在供电装置的至少一种状态下电流可以从一个接头经由负载流动到另一接头。但是供电装置也可以有这样的状态，即在该状态中没有电流从这些接头之一流到另一接头。一个输出端的一个接头可以同时是另一输出端的一个接头。如果多个输出端在供电装置的一种状态下并联连接，则意味着这些输出端在供电装置的这个状态下在该供电装置内连接到同一电流源。如果负载连接到并联连接的输出端，则这些负载也是并联连接的。相反，如果多个输出端在供电装置的一种状态下串联连接，则在该状态下在所有串联连接的输出端上产生电压降。如果负载连接到串联连接的输出端，则电流从串联电路的第一输出端的第一接头通过负载流动到串联电路的最后一个输出端的第二接头。在串联连接的接头中的其余接头上没有电流流动。欧洲专利申请EP 1947545A2在图2中公开了一种用于对用于按照西门子方法制造多晶硅的反应器中的硅细棒供电的供电装置。硅细棒被组合成棒对，并且形成连接到供电装置的负载。供电装置具有三组输出端，其中这三组的输出端可以并联或串联连接。如果一组输出端中的输出端串联连接，则连接到这一组中输出端的棒对同样串联连接。相反，如果输出端并联连接，则棒对也并联连接。除了这三组输出端之外，供电装置还具有另一输出端。 利用根据欧洲专利申请EP 1947545A2附图2的供电装置总共可以为18个棒对供应电能。棒对在反应器中被设置为三个同心环，其中在内环中设置三个棒对，在中环中设置六个棒对，在外环中设置九个棒对。经由三相供电装置的三个输入端中每一个输入端总共为六个棒对供应电能，这通过以下方式被转换，即内环的三个棒对与外环的三个棒对由一相供应电能。这导致了这些棒对连接到的调节装置组的高复杂性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供开头所述类型的一种简单的供电装置，该供电装置适于为设置在反应器内的两个同心环中的棒对供电。该供电装置尤其还应当适于并设置用于对18个棒对供电。根据本发明，该技术问题通过以下方式解决，即所有输出端被分组为三组输出端。利用根据本发明的供电装置可以为反应器中两个同心环内的18个棒对供应电能。进行划分使得第一组输出端被设置用于为内环的棒对供电，而另两组被设置用于为外环的棒对供电。但是对根据本发明的供电装置的使用并不限于这种情形。根据本发明的供电装置可以被设置为使得每组调节装置在供电装置的至少一种状态下经由正好一组转换装置与正好一组输出端连接。优选地，在该组的输出端并联连接的状态下是这种情形。同样可能的是每组调节装置经由优选正好一个变压器与一个输入端连接。通过调节装置、转换装置和输出端的组以及变压器的这种明确的对应关系，可以简单地构造一种调节来调节通过输出端传输的功率。根据本发明的供电装置可以具有输出端组的至少一个第一组输出端，其中三个输出端可以并联或串联地工作。然后在每个输出端上可以连接两个串联连接的负载。于是在每个负载上下降该输出端上的电压的一半。优选地，根据本发明的供电装置正好具有一个第一组输出端。根据本发明还可能的是所有三组输出端都具有三个可以串联或并联工作的输出端。此外，根据本发明的供电装置可以具有输出端组的至少一个第二组输出端，其中两个输出端可以并联或串联地工作。然后在每个输出端上可以连接三个负载。于是在第二组的输出端的并联电路中下降该输出端上的电压的三分之一。优选地，根据本发明的供电装置正好具有两个第二组输出端。根据本发明还可能的是所有三组输出端都具有两个可以串联工作的输出端。根据本发明的供电装置的调节装置组可以具有输入侧接头。这些输入侧接头可以分别与连接到该组调节装置的变压器的次级侧的一个抽头连接。输入侧的不同电压可以经由抽头施加到调节装置组。调节装置组可以具有输出侧第一接头和输出侧第二接头。每个输出侧接头可以经由功率调节器与至少两个输入侧接头相连。通过输出侧接头的这种方式的连接，调节装置组的输出侧接头上的电压可以以两种方式被调节。通过选择经由功率调节器与输出侧接头相连的输入侧接头可以实现电压的第一种调节，即电压按级调节。于是，通过选择功率调节器的点火角可以实现第二种调节，第二种调节优选为无级调节。因此通过电压随动控制可以在每组调节装置的输出侧接头上施加能无级调节的电压。由于供电装置的输出侧第一接头在并联连接的情况下用作输出端，供电装置的输出侧第二接头在串联连接的情况下用作输出端，所以一组输出端中输出端上的电压可以附加地被改变。对于输出端并联连接的情况，在每个输出端上以完全的大小提供位于相应一组调节装置的输出侧第一接头上的最大电压，而在串联连接的情况下，一组输出端中输出端上的最大电压仅仅为相应一组调节装置的输出侧第二接头上电压的一部分。该部分由该组中串联连接的输出端的数量确定。对于根据本发明的供电装置，每组转换装置可以具有输入侧接头。输入侧接头优选与相应一组调节装置的输出侧第一接头相连。该组转换装置的输入侧接头上的电压由此可以无级地被调节。每组转换装置可以具有输出侧接头，这些输出侧接头直接与相应变压器的回线接头(RUckleiteranschluss)相连或者在该组转换装置内在可能的情况下经由可控的开关装置与输入侧第一接头或相应变压器的回线接头相连。根据本发明的供电装置可以被构造为使得调节装置组的输出侧第二接头、转换装置组的输出侧接头以及变压器的回线接头与相应输出端组的输出端的接头相连。在根据本发明的供电装置的一种特别实施方式中，一组调节装置的每个输出侧第二接头经由相应一组转换装置中的节点与相应转换装置组的另一输出侧接头相连。利用该转换装置组的输出侧接头和到回线的接头，输出侧第二接头因此可以间接地与相应输出端组的输出端的接头相连。根据本发明的用于按照西门子方法制造多晶硅的反应器具有根据本发明的供电装置和设置在反应器中的连接到供电装置输出端的硅细棒。在第一组输出端中的输出端上可以分别连接两个串联连接的形成负载的硅细棒对，在第二组输出端中的输出端上可以分别连接三个串联连接的形成负载的硅细棒对。优选地，供电装置具有一个输出端第一组和两个输出端第二组。连接到输出端第一组的棒对可以设置在内环中，连接到第二组的棒对可以连接到第二环上。这样的反应器可以运行如下-在第一步骤中，第一组输出端中的输出端和连接到其上的负载并联连接地被供应以电压，而在连接到第二组输出端中的输出端的负载上没有电压，以及-在后一步骤中，第一组输出端中的输出端和连接到其上的负载以及第二组输出端中的输出端和连接到其上的负载串联连接地被供应以电压。在第一步骤期间，电流流过连接到第一组输出端中输出端的负载。棒对发热，并且在达到一已知温度时失去电阻的很大一部分。将其称为棒对的点火(ZUnden)。通过继续存在的电压，电流继续流过该棒对。其中在每个棒对上下降相应输出端上电压的一半。连接到第一组输出端的负载的发热辐射到连接到第二组输出端中输出端的负载上。这些棒对被辐射热预加热。在所述后一步骤之前的一个步骤中，第二组输出端中的输出端和与其连接的被预加热的负载以并联连接被供应以电压。因为在第二组的每个输出端上连接三个棒对，所以在每个棒对上下降该输出端上电压的三分之一。但是这个三分之一足以继续加热并且同样点火被预加热的负载。第一组输出端中的输出端和连接到其上的负载可以在此期间继续以并联连接被供应以电压。同样可能的是在此期间，第一组输出端中的输出端及连接在其上的负载以串联连接被供应以电压。此外还可能的是第二组输出端中的输出端和其上连接的负载以串联连接被供应以电压，而连接到第一组输出端的负载以并联连接被供应以电压。
本发明的其他特征和优点借助于以下对附图中所示实施例的描述而清楚明白。在附图中图1示出了根据本发明的供电装置的示意性电路图。
具体实施例方式图1中所示供电装置具有三个输入端L1、L2、L3，三个变压器T1、T2、T3以三角形连接连接到这三个输入端L1、L2、L3。这三个变压器T1、T2、T3的次级侧分别与一组调节装置Si、S2、S3连接。在每组调节装置31、32、33上连接一组转换装置讥、似、诎。此外，在每组调节装置Si、S2、S3上以及在每组转换装置Ul、U2、U3上连接一组输出端。在每组输出端上连接一组负载HI、Η2、Η3。在供电装置工作时，电流经由变压器Tl、T2、T3、调节装置组Si、S2、S3、转换装置组U1、U2、U3和输出端组馈送以对负载组中的负载供电。变压器T1、T2、T3和调节装置组S1、S2、S3相同的实现。借助于变压器Tl和与其连接的调节装置组Si对其进行详细描述。变压器Tl的次级侧具有四个抽头T13、T14、T15、T16。变压器Tl的这些抽头Τ13、 Τ14、Τ15、Τ16与调节装置组Sl的输入侧接头S101、S102、S103、S104连接。在调节装置组 Sl内，输入侧接头S101、S102、S103分别经由一个节点与两个功率调节器Sll、S15、S12、 S16、S13、S17连接，而输入侧接头S104与功率调节器S14连接。功率调节器S15、S16、S17 与第一汇流排(Sammelschiene)连接，而功率调节器S11、S12、S13、S14与第二汇流排连接。 第一汇流排与调节装置组Sl的输出侧第一接头S105连接，第二汇流排与调节装置组Sl的输出侧第二接头S106连接。以同样的方式，变压器 T2、T3 的抽头123、124、125、126、133、134、丁35、丁36 与调节装置组 S2、S3 的输入侧接头 S201、S202、S203、S204、S301、S302、S303、S304 连接。在这些组 S2、S3 内，以同样的方式，输入侧接头 S201、S202、S203、S204、S301、S302、S303、S304 经由功率调节器 S21、S25、S22、S26、S23、S27、S24、S31、S35、S32、S36、S33、S37、S34 以及第一和第二汇流排与输出侧第一接头S205、S305和输出侧第二接头S206、S306连接。输出侧第一接头S105与相应的转换装置组Ul的输入侧接头UlOl连接，而输出侧第二接头与第一输出端组All至A13中的接头All连接。以同样的方式，组S2、S3的输出侧第一接头S205、S305与相应的转换装置组U2、U3的输入侧接头U201、U301连接。组S2、 S3的输出侧第二接头S206、S306与输出端组A21至AM、A31至A33的接头A21、A31连接。输出端组除了具有接头All、A21、A31之外还具有接头A12、A13、A22、A23、A24、 A32、A33。每个接头与同一组中的另一接头一起至少构成一个输出端的一部分。接头对All 和A12以及接头对A12和A13构成第一输出端组的输出端。接头对A21和A22、接头对A22 和A23以及接头对A23和AM构成第二输出端组的输出端。接头对A31和A32以及接头对 A32和A33构成第三输出端组的输出端。第一和第三输出端组具有两个输出端。第二组包括三个输出端。接头A13、A24、A33经由回线(Ruckleiter)与相应变压器Tl、T2、T3的抽头T17、 T27、T37 连接。在输出端串联连接的情况下，组Si、S2、S3的输出侧第二接头S106、S206、S306上的所有电压在接头All和接头A13之间、接头A21和接头AM之间以及接头A31和A333之间下降。在这种情形下，在输出侧第一接头S105、S205、S206上可以没有电压。转换装置组U1、U3相同地构造，而组U2以其他方式实现。原因在于转换装置组U1、U3用于第一和第三组的两个输出端的并联连接，而组U2适于且设置用于第二组的三个输出端的并联连接。转换装置组Ul、U2除了具有输入侧接头U101、U301之外还具有接头U102、U103、 U104、U202、U203、U204。它们与接头 All、A12、A13、A31、A32、A33 连接。因此，经由接头 U102、U103、U104、U202、U203、U204，第一和第三输出端组的由接头对 A11、A12 ；A12、A13 或 A3UA32 ；A32、A33形成的输出端可以并行地被供应以电压。接头U103、U303与输出端的接头A12、A32连接，并且在中间连接有耦接装置U12、 U32的第一线圈的情况下与输入侧接头U101、U301连接。输入侧接头U101、U301上的电压因此也出现在接头U103、U303上以及接头A12、A32上接头U102、U302与接头A11、A31连接，并且在中间连接有受控开关U11、U31以及耦接装置U12、U32的第二线圈的情况下与接头U104、U304连接。接头U104、U304还与接头A13、A33连接，并且与变压器Tl、T3的回线接头T17、 T37连接。如果受控开关U11、U31闭合，则接头U102、U302以及接头A11、A31与变压器Tl、 T3的回线接头T17、T37连接。于是，第一和第三输出端组的由接头All、A12 ；A12、A13或 A31、A32 ；A32、A33形成的输出端并联连接。在输出侧第二接头S106、S306上可以没有电压。耦接装置U12、U32是变压器，其第一线圈由到并联连接的输出端的电流流过，其第二线圈由来自这些输出端之一的电流流过。通过本领域技术人员常用的对变压器的适当设计，可以负责到并联连接的输出端的电流之和是来自这一个输入端的电流的两倍。转换装置组U2的不同之处在于可以并联连接第二输出端组的三个输出端，而通过其他组Ul、U3可以并联连接两个输出端。除了输入侧接头U201之外，组U2还具有接头 U202、U203、U204、U205，它们与第二组的输出端的接头A21、A22、A23、AM连接。接头U202、 U204,并且因此接头A21、A23经由受控开关装置U21与输入侧接头U201连接，由此在开关装置U21闭合的情况下在接头A21、A23上具有与调节装置组S2的输出侧第一接头S205上相同的电压。接头U205与接头AM连接，并且与变压器T2的回线接头T27连接。接头A24因此始终具有回线接头T27的电势。接头U203与接头A22连接，并且经由受控开关装置U22 与接头U205连接，并且因此同样与回线接头T27连接。如果开关U22闭合，则接头A22也处于回线接头T27的电势。如果组A2的由接头对A21、A22、接头对A23、A22以及接头对A23、AM形成的输出端应当并联连接，则开关装置U21、U22闭合。在组A2的输出端串联连接的情况下，开关装置断开，从而输入侧第二接头S206上的电压在输出端的串联电路上下降。转换装置组U2还具有耦接装置U25、U26，它们用于使得流经输出端的电流大小相同。
权利要求
1.一种供电装置，尤其用于对根据西门子方法制造多晶硅的反应器中的硅细棒供电，-具有输入端(Li，L2，L3)，用于连接到三相供电网，-具有输出端，这些输出端被分组为三个输出端组(All至A13，A21至A24，A31至A33)， 用于为能连接到所述输出端的负载、尤其是为硅细棒供电，-具有三个调节装置组(Si，S2，S3)，调节装置用于调节所述输出端上的电压，并且-具有三个转换装置组(U1，U2，U3)，转换装置用于在所述输出端组(All至A13，A21至 A24，A31至A33)之一的输出端进行并联连接和串联连接之间切换，-其中每个调节装置组(Si，S2，S3)至少在所述供电装置的一种状态下经由一个转换装置组(U1, U2，U3)与一个输出端组(All至A13，A21至A24，A31至A33)相连。
2.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，每个调节装置组(S1，S2，S;3)在所述供电装置的一种状态下经由正好一个转换装置组(U1，U2，U;3)与正好一个输出端组(All至 A13, A21 至 A24, A31 至 A33)连接。
3.根据权利要求1或2所述的供电装置，其特征在于，每个调节装置组(S1，S2，S3)优选经由正好一个变压器(Tl，T2，T3)与一个输入端(Li，L2，L3)连接。
4.根据权利要求1至3之一所述的供电装置，其特征在于，所述输出端组(All至A13， A21至A24，A31至A33)中至少一个第一输出端组(A21至A24)具有能以并联连接或以串联连接工作的三个输出端(A21，A22 ；A23, A22 ；A23, A24)。
5.根据权利要求1至4之一所述的供电装置，其特征在于，所述输出端组(All至A13， A21至A24，A31至A33)中至少一个第二输出端组(All至A13，A31至A33)具有能以并联连接或以串联连接工作的两个输出端(A12, All ；A12，A13或A32，A31 ；A32，A33)。
6.根据权利要求3至5之一所述的供电装置，其特征在于，所述调节装置组(Si，S2, S3)以输入侧接头(S101至S104，S201至S204，S301至S304)与连接到所述调节装置组 (Si，S2，S3)的变压器(Tl，T2，T3)的次级侧的一个抽头(T13至T14，T21至T24，T31至 T34)相连。
7.根据权利要求6所述的供电装置，其特征在于，所述调节装置组(S1，S2，S;3)具有输出侧第一接头(S105, S205, S305)和输出侧第二接头(S106, S206, S306)，并且每个输出侧接头(S105, S106, S205, S206, S305, S306)经由功率调节器(Sll 至 S17, S21, S27, S31 至 S37)与至少两个输入侧接头(S101至S104, S201至S204, S301至S304)连接。
8.根据权利要求7所述的供电装置，其特征在于，每个转换装置组(U1，U2，U;3)具有输入侧接头(U101，U201，U301)，其中所述输入侧接头(U101, U201, U301)与相应调节装置组 (Si，S2，S3)的输出侧第一接头(S105, S205, S305)相连。
9.根据权利要求8所述的供电装置，其特征在于，每个转换装置组(U1，U2，U3)具有与输入侧第一接头或与相应变压器(Τ1，Τ2，Τ;3)的回线接头(Τ17，Τ27，Τ37)相连的输出侧接头(U102 至 U104, U202 至 U205, U302 至 U304)。
10.根据权利要求11所述的供电装置，其特征在于，所述调节装置组(Si，S2，S3)的输出侧第二接头(S106, S206, S306)、所述转换装置组(U1, U2，U3)的输出侧接头(U102至 U104，U202至U205，U302至U304)以及所述回线接头(T17，T27，T37)与所述输出端组的输出端的接头(All至A13，A21至A24，A31至A33)相连。
11.一种用于按照西门子方法制造多晶硅的反应器，其特征在于，所述反应器具有根据权利要求1至10之一所述的供电装置以及设置在所述反应器中、连接到所述供电装置的输出端的硅细棒(Hll至H16，H21至H26，H31至H36)。
12.根据权利要求11所述的反应器，其特征在于，在第一输出端组的输出端上分别连接两个串联连接的构成负载(H21，H22 ；H23,H24 ；H25,H26)的硅细棒对，并且在第二输出端组的输出端上分别连接三个串联连接的构成负载(Hll至H13 ；H14至H16 ；H31至H33 ；H34 至H36)的硅细棒对。
13.一种用于运行根据权利要求11或12所述反应器的方法，其特征在于，-在第一步骤中，第一输出端组的输出端和连接到第一输出端组的输出端的负载 (H21,H22 ；H23,H24 ；H25,H26)以并联连接被供应以电压，而在连接到第二输出端组的输出端的负载(Hll至H13 ；H14至H16 ；H31至H33 ；H34至H36)上没有电压，-在后一步骤中，第一输出端组的输出端和连接到第一输出端组的输出端的负载(H21 至H26)以及第二输出端组的输出端和连接到第二输出端组的输出端的负载(Hll至H16; H31至H36)以串联连接被供应以电压。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述后一步骤之前的第二步骤中， 第一输出端组的输出端和连接到第一输出端组的输出端的负载(H21，H22 ；H23, H24 ；H25, H26)以及第二输出端组的输出端和连接到第二输出端组的输出端的负载(Hll至H13;H14 至H16 ；H31至H33 ；H34至H36)以并联连接被供应以电压。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，在所述后一步骤之前并且在所述第一步骤和/或所述第二步骤之后的第三步骤中，要么第一输出端组的输出端和连接到第一输出端组的输出端的负载(H21至H26)、要么第二输出端组的输出端和连接到第二输出端组的输出端的负载(Hll至H16 ；H31至H36)以串联连接被供应以电压，而连接到其他输出端的负载以并联连接被供应以电压。
全文摘要
本发明涉及供电装置，尤其用于对按西门子法制造多晶硅的反应器中的硅细棒供电，具有连接到三相供电网的输入端(L1，L2，L3)、分组为三个输出端组(A11至A13，A21至A24，A31至A33)为能连接到输出端的负载、尤其是硅细棒供电的输出端、调节输出端上电压的三个调节装置组(S1，S2，S3)及在输出端组(A11至A13，A21至A24，A31至A33)之一的输出端并联连接和串联连接间切换的三个转换装置组(U1，U2，U3)，每个调节装置组(S1，S2，S3)至少在供电装置一种状态下经由一个转换装置组(U1，U2，U3)与一个输出端组(A11至A13，A21至A24，A31至A33)相连。
文档编号H02M5/00GK102195490SQ20111004400
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月23日 优先权日2010年2月23日
发明者P·瓦尔梅尔, W·保罗 申请人:安奕极电源系统有限责任公司