[发明专利]用于坩埚加热装置的供电装置和使其运行的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于坩埚加热装置的供电装置。本发明也涉及一种使供电单元运行的方法。

背景技术

为了例如在采用柴氏（Czochralski）方法时融化坩埚加热装置中的、尤其是拉晶设备中的称量物料（Einwaage），通常采用低欧姆的石墨加热器。在已知的供电装置中借助于按照相位截止控制原理工作的执行机构（晶闸管调节器）提供这里所需的加热功率。这种供电装置具有一个电网输入端和一个或者若干个直流输出端。通过运行这种已知供电装置至少产生以下所列的缺点。

由供电装置产生的高次波、所谓的高次谐波导致电网损耗增大。工业用户因而被其供电方敦促，采取适合的措施来减小由它们引起的对电网的反作用。因为接收的无功功率在低于由供电方为功率因数规定的最小值时被特别地加以考虑，因此无功功率损失被特别的技术措施限制。例如为此采用被动的或者主动的滤波回路。备选地也已知有一种以下形式的供电方法，通过线性的粗执行机构（可调变压器）和快速的精细执行机构共同作用，大大减小由于供电而引起的在输入侧的干扰。为了改善供电的功率因数而采用补偿设备。

已知的用于坩埚加热的供电装置大部分在部分载荷范围中工作。按照相位截止控制原理工作的、例如像晶闸管调节器那样的供电装置典型地在部分载荷范围中具有相对较低的效率，这一般被承认。

由已知的供电系统在次级侧产生的叠加交流电、也称为波纹电流，会对坩埚加热装置的温度调节过程产生负面影响，这是因为在温度调节器的感应器输入端上出现减小的信号干扰间距。此外这种波纹电流在石墨加热器上导致不被期望的副作用。例如可能导致石墨加热器的机械振动。此外通过波纹电流而发生的电磁交变场可能在坩埚中产生不可预见的磁场，并因此对拉晶过程产生负面影响，相反的是，按规定产生和叠加的磁场有正面的作用，例如在DE 10 2009 027 436 A1中可见的那样。在输出侧的干扰电压通过主动和被动的滤波器而被衰减。

在能源供给企业的供电网中也或者家用电网中可能出现的电网故障，例如像颤动、出现尖峰或者电压骤降，在已知的供电系统中，受相位截止控制或者也可能波包控制原理的限制而导致次级侧的干扰发射，并因此导致在温度调节器的感应器输入端上的信号干扰间距减小。这又可能导致过程中的、也就是加热功率的调节过程中的质量干扰，直至导致过程损耗。如果在供电中出现故障，那么可能使过程中断。一般采用主动的和被动的电网滤波器，以便克服短时间的电网故障对拉晶过程的影响。供电系统的对系统至关重要部件的失效一般导致过程中断。

发明内容

本发明的一个目的在于，避免或者减小已知供电装置的上述缺点，尤其是降低运行时产生的对电网的反作用，减小在输出侧的波纹电流，并且提高效率。

本发明的另外一个目的在于，提高供电系统的可用性，并因此提高拉晶过程的稳定性。

该目的根据本发明利用权利要求1的特征来实现。由此设置用于坩埚加热装置的供电装置，坩埚加热装置包括至少一个加热电流回路和用于控制供电模块的过程控制装置，该加热电流回路相应地包括至少两个供电模块，其中在这个或者每个加热电流回路中，至少两个供电模块的输出端并联。

就方法而言，该目的根据本发明通过独立的方法权利要求的特征来实现。由此提出一种用于使坩埚加热装置的供电装置运行的方法，供电装置包括有至少一个加热电流回路，这回路分别包括有至少两个供电模块，还有一个过程控制模块用于控制供电模块，其中在这或者每个加热电流回路中并联了至少两个供电模块的输出，而且其中被分开用于每个加热电流回路的供电模块取决于工艺流程和/或在单个的供电模块中出现故障时进行激活或者去除激活。

本发明基于以下认识，即为了使尤其是在拉晶设备中的坩埚加热装置运行而需要例如在200至500KW范围内的高功率，其中流过的电流达几千个安培。必须精确地设置功率，并且同时由于电流较大而必须在安全性方面进行逐一。这种认识这样被转化，从而将开关柜中同样的供电模块连接在一起。