CN101364772B - 电路结构和由该电路结构和负载组成的装置 - Google Patents

电路结构和由该电路结构和负载组成的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于由三相(L1、L2、L3)为尤其是变化的负载(I1、I2、M1、M2、O1、O2、O3)供电的电路结构，包括下述特征：所述电路结构具有用于负载(I1、I2、M1、M2、O1、O2、O3)的四组连接端子(A11、A12、A13、A14；A21、A22、A23、A24；A31、A32；A41、A42、A43)，所述四组连接端子在下面被称为连接端子组，所述电路结构适合并被设置为由第一相(L1)为第二连接端子组的连接端子(A21、A22、A23、A24)供电，所述电路结构适合并被设置为由第二相(L2)为第四连接端子组的连接端子(A41、A42、A43)供电，所述电路结构适合并被设置为从第三相(I3)为第一连接端子组的连接端子(A11、A12、A13)和第三连接端子组的连接端子(A31、A32)供电，所述电路结构适合并被设置为调节四个连接端子组的电压，并且为此具有三个调节回路。本发明还涉及由该电路结构和变化的负载(I1、I2、M1、M2、O1、O2、O3)所组成的装置。

Description

电路结构和由该电路结构和负载组成的装置
技术领域
本发明涉及一种由供电系统的三相为负载、尤其是变化的负载供电的电路结构和由该电路结构和负载组成的装置。 
背景技术
从公开号DE 20 2004 014 812 U1、DE 20 2004 004 655 U1和DE 203 18 061U1的实用新型说明书已知一种电路结构，用它能够由供电系统的三相为负载供电。所述负载在此可以指在工作中变化的负载。在上述实用新型说明书中描述的电路结构特别是为硅分离设备培育硅晶体而提供的。所述负载在此由要培育的晶体形成。在工作期间晶体生长，由此其电阻发生变化。 
对于一种特殊的设备，现在应该能够在一个反应器中同时增育更多的晶体。为此需要较高的功率，因此用三相供电系统供电是有意义的。 
所述反应器的特殊性在于，由产生的硅晶体形成的负载排列在三个同心圆上。每一个这样的同心圆都包括一组硅晶体，亦即一组负载。构成外环的负载组的负载数目大于内环的负载数目。 
发明内容
在培育硅晶体时通过的电压曲线或者电流曲线对于一组负载中的负载应该相同。然而在各负载组之间在要维持的电流或者电压曲线的情况下可能存在差别。因此，在培育每一负载组的硅晶体期间用一个自身的调节电路调节电流或者电压变化是有意义的。 
与此相对，同样有意义的是在供电系统的三相上连接同样数目的负载。亦即本领域技术人员面临的要求是建议一种电路结构，其一方面能够调节三个不同大小的负载组，另一方面保证均匀地分配供电系统的三相的负载。 
这一要求通过根据本发明的以下特征的电路结构解决。 
按本发明的用于由三相为尤其是变化的负载供电的电路结构，包括下述特征：-所述电路结构具有用于负载的四组连接端子，所述四组连接端子在下面被称为连接端子组；-所述电路结构适合并被设置为由第一相为第二连接端子组中的连接端子供电；-所述电路结构适合并被设置为由第二相为第四连接端子组中的连接端子供电；-所述电路结构适合并被设置为由第三相为第一连接端子组的连接端子和第三连接端子组的连接端子供电；-所述电路结构适合并被设置为调节所述四个连接端子组的电压， 
-其中，-给第一连接端子组分配一个第一调节回路，该第一调节回路包括一个第一调节器和作为控制装置的用于调节电压的第一组可控开关装置，所述第一组可控开关装置在下面被称为第一开关装置组；-给第二连接端子组分配一个第二调节回路，该第二调节回路包括一个第二调节器和作为控制装置的用于调节电压的第二组可控开关装置，所述第二组可控开关装置在下面被称为第二开关装置组；-给第三连接端子组和第四连接端子组分配一个公共的第三调节回路，该第三调节回路包括一个第三调节器和作为控制装置的用于调节电压的第三组可控开关装置，所述第三组可控开关装置在下面被称为第三开关装置组。 
因此，根据本发明的电路结构具有四组用于负载的连接端子，它们在下面被称为连接端子组。所述电路结构适合并被设置为从第一相为第二连接端子组的连接端子供电。此外所述电路结构适合并被设置为从第二相为第四连接端子组的连接端子供电。此外所述电路结构适合并被设置为从第三相为第一连接端子组和第三连接端子组的连接端子供电。 
此外根据本发明的电路结构适合并被设置为调节四个连接端子组的电压，其中把第一连接端子组分配给一个第一调节电路，把第二连接端子组分配给一个第二调节电路，把第三和第四连接端子组分配给一个公共的第三调节电路。 
第一调节电路包括一个第一调节器和一个作为该第一调节电路的控制装置的用于调节电压的第一组可控开关装置，其中该第一组可控开关装置被称为第一开关装置组。 
第二调节电路包括一个第二调节器和第二组可控开关装置，其作为该第二调节电路的控制装置为调节电压而提供。该第二组可控开关装置下面称为第二开关装置组。 
最后第三调节电路包括一个第三调节器和一个作为该第三调节电路的控制装置的用于调节电压的第三组可控开关装置，其在下面称为第三开关装置组。 
根据本发明可控开关装置可以是闸流管。当然可以想见，也可以使用其他能够调节电压的适宜的开关装置。 
根据本发明，第一开关装置组能够适合并被设置为可在第一连接端子组上所连接的负载的并联供电和串联供电之间切换。第二开关装置组也能够适合并被设置为可在第二连接端子组上所连接的负载的并联供电和串联供电之间切换。最后第三开关装置组也能够适合并被设置为可在第四连接端子组上所连接的负载的并联供电和串联供电之间切换。 
可连接在连接端子组上的负载的并联供电和串联供电之间的切换对于培育硅晶体具有优点，因为在第一相中在负载上的高电压和在第二相中通过负载 的大电流对于自身变化的负载或硅晶体的成长是有利的。 
第一开关装置组的开关装置在根据本发明的电路结构中适合并被设置为开关来自第三相的电流。第二开关装置组的开关装置适合并被设置为开关来自第一相的电流。第三开关装置组中的第一开关装置子组可以适合并被设置为开关来自第二相的电流，而第三开关装置组中的第二开关装置子组可以适合并被设置为开关来自第三相的电流。 
根据本发明的电路结构可以这样构造，使得可通过第一开关装置组中的开关装置或者第三开关装置组中的第二开关装置子组进行调节的最小的电压是可通过第二组开关装置和第三开关装置组中的第一开关装置子组进行调节的电压的一半大。 
如果在根据本发明的电路结构上连接变化的负载，则可以得到本发明所述的装置，其中第一负载组连接到第一连接端子组的连接端子上，第二负载组连接到第二连接端子组的连接端子上，第三负载组连接到第三连接端子组的连接端子和第四连接端子组的连接端子上。 
有利的是，在第二和第四连接端子组上连接的负载的电阻同样大。同样有利的是，在第一和第三连接端子组上连接的负载的电阻同样大。有利的是，在第一和第三连接端子组上连接的负载的总电阻可以和在第二或者第四连接端子组上连接的负载的电阻同样大。 
附图说明
根据附图详细说明两个本发明所述的、由三相为变化的负载供电的电路结构和两种由这样的电路结构和在其上连接的负载组成的装置的实施例。附图中， 
图1示出了一个电路结构和一个由这样的电路结构和在其上连接的负载组成的装置的第一实施例，以及 
图2示出了一个电路结构和一个由这样的电路结构和在其上连接的负载组成的装置的第二实旋例。 
具体实施方式
根据图1的电路结构具有三个变压器T1、T2、T3，它们以其初级侧与三相供电电网的第一相L1、第二相L2和第三相L3相连接。变压器T1、T2、T3的次级侧分别具有多个抽头，以便能够在变压器的次级侧分接出不同的电压。尽管要分接出的最高电压在所有三个变压器T1、T2、T3中同样大，但是次级侧可分接出的最低电压在第一变压器T1和在第二变压器T2中是在第三变压器T3中的两倍大。 
在变压器T1、T2、T3的次级侧连接不同的开关装置S111到S345，通过它们连接三组I、N、O负载I1、I2；M1、M2；O1、O2、O3。这些负载从供电系统的三相L1、L2、L3均匀地供给电能。 
负载I1到O3这样分布在三相L1、L2、L3上，使得它们被均匀地加载。另一方面，要求负载I1到O3以分组方式被调节。这得到了本发明的电路结构。 
在根据本发明的电路结构中，通过第一连接端子组中的连接端子A11、A12、A13连接到电路结构上的第一负载组I中的负载I1、I2由第三相L3供电。通过第二连接端子组中的连接端子A21、A22、A23连接到电路结构上的第二负载组M中的负载M1、M2相反由第1相L1供电。 
第二组中的负载M1、M2的总电阻大约是第一组I中的负载I1、I2的总电阻的两倍大。 
第三负载组O中的负载O1、O2、O3一部分由第二相L2供电、一部分由第三相L3供电。负载组中O的一个子组O3由第三相L3供电并且通过第三连接端子组中的连接端子A31、A32与电路结构相连接，而第三负载组O中的一个子组O1、O2由第二相L2供电，并为此通过第四连接端子组中的连接端子A41、A42、A43与电路结构相连接。 
因此，通过开关装置S111到S345的中间电路，第一连接端子组的连接端子A11、A12、A13与第三相L3相连接，第二连接端子组的连接端子A21、A22、A23与第一相L1相连接，第三连接端子组的连接端子A31、A32与第三相L3相连接，而第四连接端子组的连接端子A41、A42、A43与第二相L2相连接。 
开关装置S111到S345是受控的开关装置，即闸流管，它们是全部三个调节回路的控制装置，利用所述调节回路可以调节三个负载组I、M、O的电压或者功率。图1中未示出用于控制控制装置或受控开关装置S111到S345而设置的调节器。图1中也未示出用于使三个调节回路完整所需的传感器。 
受控开关装置S111到S345在三个组中设置，其中开关装置S111到S131所组成的第一开关装置组对应于第一负载组I。开关装置S211到S231所组成的第二开关装置组对应于第二负载组M。其余的开关装置S311到S345所组成的第三开关装置组对应于第三负载组O。利用这些开关装置组能够调节它们分别所对应的各负载组I、M、O的负载的电压以及功率。 
第一开关装置组能够使第一负载组I的两个负载I1、I2并联或者串联地被供给电能。如果这些电负载要被并联地供电，则开关装置S121、S122或者S123之一被接通，以使电流能够从第三变压器T3的次级侧的一个抽头通过开关装置S121、S122、S123流入电路结构的连接端子A12。流入连接端子A12的电流自 身被分流，均匀地分布在两个负载E1、E2上。通过负载I2和连接端子A13的电流直接流向第三变压器T3的次级侧参考电位，而通过负载I1的电流通过连接端子A11并通过串联的开关装置S131流向第三变压器T3的次级侧参考电位。其余的开关装置S111、S112、S113、S114、S115在负载I1、I2的并联工作中被截止。 
通过选择开关装置S121、S122、S123作为导通电流的开关装置，可以根据该开关装置与不同抽头的连接调节连接端子A12上的电压。在此每一开关装置覆盖一个电压范围，该电压范围一方面通过选择相位切角、即通过选择在一个周期内该开关装置的接通时刻或者闸流管的点火时刻规定，另一方面通过抽头上的电压而预先规定。 
如果第一负载组I的负载I1、I2要串联供电，则该第一负载组I通过连接端子A11和闸流管S111、S112、S113、S114或S115中之一与第三变压器T3的次级侧线圈的一个抽头相连接。其余的开关装置S121、S122、S123和开关装置S131在第一负载组I串联工作中被截止。电流通过闸流管S111到S115中的一个导通电流的闸流管、连接端子A11、经由负载I1、负载I2、并通过连接端子A13流向第三变压器T3的次级侧的参考点。根据要调节连接端子A11上的哪个电压，开关装置S111到S115中的某一个导通。通过每一个开关装置能够覆盖一个特定的通过抽头和可能的相位切角预先规定的电压范围。 
第二负载组M中的负载M1、M2的供电与第一负载组I的供电相似地进行。第二负载组M中的负载M1、M2同样既可以以并联工作方式也可以以串联工作方式供电。在并联工作的情况下通过连接端子A22进行供电。在串联工作情况下通过连接端子A21进行供电。 
连接端子A22通过一条汇流条与开关装置S221、S222、S223相连接，开关装置一侧分别与第一变压器T1的次级侧抽头相连接。各开关装置S221、S222、S223都是导通的，并且根据开关装置的选择和根据相位切角的调节可以预先规定连接端子A22上的电压。然后电流从连接端子A22流入负载M1并流入负载M2。流经负载M2的电流通过连接端子A23直接导向第一变压器T1的次级侧参考电位，而流经负载M1的电流通过连接端子A21并通过开关装置231导向变压器T1的次级侧参考电位，开关装置231在负载M1、M2并联工作时导通。 
在负载M1、M2串联工作时受控开关装置S111、S112、S113、S114、S115 中之一导通，以便能够把电流从第一变压器T1的次级侧的抽头导向连接端子A21。电流从连接端子A21通过负载M1、M2并通过连接端子A23流向第一变压器T1的次级侧参考电位。开关装置S221、S222、S223和开关装置S231在串联工作时截止。 
同样类似地进行负载组O的负载O1和O2的供电。在负载O1和O2的并联工作时开关装置S321、S322、S323之一和开关装置S331导通，以便电流能够从第二变压器T2的一个次级侧抽头通过连接端子A42、从那里出发一方面通过负载O1经由连接端子A41和导通的开关装置S331另一方面通过负载O2经由连接端子A23流向第二变压器T2的次级侧参考电位。 
在串联工作时与此相反，由第三负载组O中的负载O1、O2组成的子组通过开关装置S311、S312、S313、S314或者S315之一从第二变压器T2的一个次级侧抽头供给电压。开关装置S321、S322、S323和开关装置S331在由第三负载组O中的负载O1、O2组成的子组串联工作时截止。 
第三负载组O中的负载O3通过第三变压器T3由第三相L3供电。为了给负载O3供电，开关装置S341、S342、S343、S344或者S345之一导通。根据选择分别与变压器T3的一个次级侧抽头相连接的开关装置，可以向连接端子A31供给电压，负载O3通过该连接端子A31连接。在此该电压通过选择开关装置并通过选择相位切角预先规定，相位切角由一个未示出的调节器进行调节。 
给所述电路结构的每一开关装置组设置一个调节器，其规定了各个开关装置S111到S345的相位切角。第一开关装置组中的开关装置S111到131和第二开关装置组中的开关装置S211到231分别仅从一个相L3或L1供电，而为第三负载组O的第三开关装置组中的开关装置S311到345由两相、即由第二相L2和第三相L3为第三负载组O供电。尽管如此，第三开关装置组中的开关装置S311到345仍然由一个调节器控制，并且与该调节器和所属的传感器一起对应于第三调节回路。 
图2中示出的根据本发明的电路结构和由本发明的电路结构和在其上连接的负载组成的装置的第二实施例与第一实施例具有许多共同性。因此相同的或者起相同作用的单元、组件和连接端子具有相同的附图标记。下面主要探讨在这个两个实施例之间的不同。 
在这两种根据本发明的电路结构之间的主要不同在于，按照图2的电路结 构在第一连接端子组和在第二连接端子组上分别提供了用于三个负载的连接端子。因此第一组I包括三个负载I1、I2、I3，并且第二负载组M包括三个负载M1、M2、M3。无论是第一负载组I中的三个负载还是第二负载组M中的三个负载M1、M2、M3都可以由第三相L3或者由第一相L1并联或者串联地供电。 
为了能够给第一负载组I和第二负载组M中的三个负载并联供电，在第一连接端子组和在第二连接端子组中分别需要一个另外的连接端子A14或者A24，在第一开关装置组和第二开关装置组中分别需要一个另外的开关装置S132或者S232和改变了的导线连接。导线连接或者附加的开关装置的使用的类型和方式在此主要由公开号为DE 203 18 061 U1的说明书获知，请参照该说明书。 
在并联工作的情况下，开关装置S131、S231以及开关装置S132或者S232都导通。于是电流通过导通的开关S131、S122、S123或者S221、S222、S223之一，一方面流向在负载I2和负载I3、或者负载M2和负载M3之间的连接端子A13或者A23，另一方面通过开关装置S131或者S231和连接端子A11或者A21流向负载I1或者流向负载M1。在电流流过负载I1、I2或者M1、M2之后，该电流从连接端子A12通过开关装置S132流向第三变压器T3的次级侧参考电位，或者从连接端子A22通过开关装置S232流向第一变压器T1的次级侧参考电位。同样，电流从负载13或者M3通过连接端子A14或者A24流向变压器T3或者T1的次级侧参考电位。 

Claims (15)

1.一种用于由三相(L1、L2、L3)为负载(I1、I2、M1、M2、O1、O2、O3)供电的电路结构，包括下述特征：
-所述电路结构具有用于负载(I1、I2、M1、M2、O1、O2、O3)的四组连接端子(A11、A12、A13、A14；A21、A22、A23、A24；A31、A32；A41、A42、A43)，所述四组连接端子在下面被称为连接端子组，
-所述电路结构适合并被设置为由第一相(L1)为第二连接端子组中的连接端子(A21、A22、A23、A24)供电，
-所述电路结构适合并被设置为由第二相(L2)为第四连接端子组中的连接端子(A41、A42、A43)供电，
-所述电路结构适合并被设置为由第三相(L3)为第一连接端子组的连接端子(A11、A12、A13)和第三连接端子组的连接端子(A31、A32)供电，
-所述电路结构适合并被设置为调节所述四个连接端子组的电压，
-其中
-给第一连接端子组分配一个第一调节回路，该第一调节回路包括一个第一调节器和作为控制装置的用于调节电压的第一组可控开关装置(S111到S132)，所述第一组可控开关装置在下面被称为第一开关装置组，
-给第二连接端子组分配一个第二调节回路，该第二调节回路包括一个第二调节器和作为控制装置的用于调节电压的第二组可控开关装置(S211到S231)，所述第二组可控开关装置在下面被称为第二开关装置组，
-给第三连接端子组和第四连接端子组分配一个公共的第三调节回路，该第三调节回路包括一个第三调节器和作为控制装置的用于调节电压的第三组可控开关装置(S311到S345)，所述第三组可控开关装置在下面被称为第三开关装置组。
2.根据权利要求1的电路结构，其特征在于，可控开关装置(S111到S345)是闸流管。
3.根据权利要求2的电路结构，其特征在于，第一开关装置组(S111到S132)适合并被设置为在第一连接端子组上所连接的负载(I1、I2)的并联供电和串联供电之间切换。 
4.根据权利要求2或3的电路结构，其特征在于，第二开关装置组(S211到S232)适合并被设置为在第二连接端子组上所连接的负载(M1、M2)的并联供电和串联供电之间切换。
5.根据权利要求2或3的电路结构，其特征在于，第三开关装置组(S311到S345)适合并被设置为在第四连接端子组上所连接的负载(O1、O2)的并联供电和串联供电之间切换。
6.根据权利要求2或3的电路结构，其特征在于，第一开关装置组中的开关装置适合并被设置为开关来自第三相(L3)的电流。
7.根据权利要求2或3的电路结构，其特征在于，第二开关装置组中的开关装置适合并被设置为开关来自第一相(L1)的电流。
8.根据权利要求2或3的电路结构，其特征在于，第三开关装置组中的第一开关装置子组(S311到S331)适合并被设置为开关来自第二相(L2)的电流。
9.根据权利要求2或3的电路结构，其特征在于，第三开关装置组中的第二开关装置子组(S341到S345)适合并被设置为开关来自第三相(L3)的电流。
10.根据权利要求9的电路结构，其特征在于，可通过第一开关装置组中的开关装置(S111到S132)或者第三开关装置组中的第二开关装置子组(S341到S345)进行调节的、最小的电压是可通过第二组开关装置(S211到S232)和第三开关装置组中的第一开关装置子组(S311到S331)进行调节的电压的一半大。
11.根据权利要求1的电路结构，其特征在于，所述负载是变化的负载。
12.由根据权利要求1到11之一的电路结构和变化的负载(I1、I2、M1、M2、O1、O2、O3)所组成的装置，其中，
-所述负载(I1、I2、M1、M2、O1、O2、O3)中的第一负载组(I1、I2)连接到第一连接端子组的连接端子(A11、A12、A13、A14)上，
-所述负载(I1、I2、M1、M2、O1、O2、O3)中的第二负载组(M1、M2)连接到第二连接端子组的连接端子(A21、A22、A23、A24)上，
-所述负载(I1、I2、M1、M2、O1、O2、O3)中的第三负载组(O1、O2、O3)连接到第三连接端子组的连接端子(A31、A32)和第四连接端子组 的连接端子(A41、A42、A43)上。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于，在第二和第四连接端子组上连接的负载(M1、M2；O1、O2)的电阻同样大。
14.根据权利要求13的装置，其特征在于，在第一和第三连接端子组上连接的负载(I1、I2；O3)的电阻同样大。
15.根据权利要求13或14的装置，其特征在于，在第一和第三连接端子组上连接的负载(I1、I2；O3)的总电阻和在第二或者第四连接端子组上连接的负载(M1、M2；O1、O2)的电阻同样大。 
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