Conjunto de suministro de potencia con un inversor para crear corriente alterna N-fásica.

Disposición de suministro de corriente (MF) con un inversor (12) para la generación de corriente alterna de Nfases y con al menos un transformador de corriente alterna de N-fases (2) con arrollamientos primarios (211,

212, 213) y arrollamientos secundarios (221, 222, 223), en la que los arrollamientos primarios (211, 212, 213) están conectados en el polígono y en la marcha en vacío del transformador (2) un vector de suma de las tensiones que se aplican en los N arrollamientos secundarios (221, 222, 223) pasa a cero, caracterizada por que

- cada punto de esquina del polígono formado por los arrollamientos primarios (211, 212, 213) está conectado, respectivamente, a través de un condensador (C11, C12, C13) con una conexión de conductor exterior del inversor,

- porque la tensión se puede regular a través de al menos N-1 arrollamientos secundarios (221, 222, 223) discretamente o continuamente y/o

- están previstos condensadores en serie con los arrollamientos secundarios (221, 222, 223), al menos N-1 de los cuales tienen una capacidad regulable.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12170485.

Solicitante: AEG Power Solutions GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: EMIL-SIEPMANN-STRASSE 32 59581 WARSTEIN-BELECKE ALEMANIA.

Inventor/es: AVERBERG,DR. ING. ANDREAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02J3/26 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA LA ACUMULACION DE ENERGIA ELECTRICA (circuitos de alimentación de energía paralos aparatos de medida de rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares o de las radiaciones cósmicas G01T 1/175; circuitos de alimentación de energía eléctrica especialmente adaptados para su uso en relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/00; para computadores digitales G06F 1/18; para los tubos de descargar H01J 37/248; circuitos o aparatos para la conversión de la potencia eléctrica, disposiciones para su control o regulación H02M; control de una combinación máquina motriz-generador, control interrelacionado de varios motores H02P; control de energía a alta frecuencia H03L; utilización complementaria de línea o red de energía para transmisión de información H04B). › H02J 3/00 Circuitos para redes principales o de distribución, de corriente alterna. › Disposiciones para la eliminación o reducción de asimetrías en las redes polifásicas.
  • H02M7/48 H02 […] › H02M APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE ALTERNA, DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE CONTINUA O DE CORRIENTE CONTINUA EN CORRIENTE CONTINUA Y UTILIZADOS CON LAS REDES DE DISTRIBUCION DE ENERGIA O SISTEMAS DE ALIMENTACION SIMILARES; TRANSFORMACION DE UNA POTENCIA DE ENTRADA EN CORRIENTE CONTINUA O ALTERNA EN UNA POTENCIA DE SALIDA DE CHOQUE; SU CONTROL O REGULACION (transformación de la corriente o de la tensión especialmente adaptada para su uso en los relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/02; sistemas de regulacion de variables eléctricas o magnéticas en general, p. ej. utilizando transformadores, reactancias o bobinas de choque, combinacion de tales sistemas con convertidores estáticos G05F; para computadores digitales G06F 1/00; transformadores H01F; conexión o control de un convertidor teniendo en cuenta su unión funcional con una fuente similar u otra fuente de alimentación H02J; convertidores dinamoeléctricos H02K 47/00; control de los transformadores, reactancias o bobinas de choque, control o regulación de motores, generadores eléctricos o convertidores dinamoeléctricos H02P; generadores de impulsos H03K). › H02M 7/00 Transformación de una potencia de entrada en corriente alterna en una potencia de salida en corriente continua; Transformación de una potencia de entrada en corriente continua en una potencia de salida en corriente alterna. › utilizando tubos de descarga con electrodo de control o dispositivos semiconductores con electrodo de control.

PDF original: ES-2533039_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Conjunto de suministro de potencia con un inversor para crear corriente alterna N-fásica.

La presente invención se refiere a una disposición de suministro de corriente con un inversor para la generación de corriente alterna N-fásica y con al menos un transformador de corriente alterna N-fásica con arrollamientos primarios y con arrollamientos secundarios, en la que los arrollamientos primarios están conectados en polígono y en la marcha en vacío del transformador se pone a cero un vector de sumas de las tensiones que se aplican en los N arrollamientos secundarios.

Se conoce a partir de la solicitud de patente europea no publicada con el número de solicitud 11 174 546.9 una disposición de suministro de corriente de este tipo (ver la figura 1, que está tomada de la solicitud 11 174 546.9) . Se conoce a partir de la misma solicitud 11 174 546.9 emplear esta primera disposición de suministro de corriente para la alimentación de barras de silicio para la fabricación de polisilicio de acuerdo con el procedimiento de Siemens. La primera disposición de suministro de corriente representada en la solicitud 11 174 546.9 mencionada tiene tres salidas, en las que se ponen a disposición tensiones desplazadas 120º entre sí. Estas tensiones accionan corrientes de frecuencia media con una frecuencia entre 1 y 1000 kHz en las barras de silicio., Las tensiones son acondicionadas a través de un transformador de corriente alterna trifásica, que presenta tres arrollamientos primarios y tres arrollamientos secundarios. Los arrollamientos primarios están conectados en triángulo. En la marcha en vacío del transformador, un vector de sumas de las tensiones que se aplican en los tres arrollamientos secundarios pasa a cero.

Los tres arrollamientos secundarios están conectados en serie y están dispuestos paralelos a tres salidas de la tensión de suministro de corriente. En las salidas están conectadas como cargas unas barras de silicio, a través de las cuales la disposición de suministro de corriente acciona una corriente.

Además del suministro de corriente a través de las primeras disposiciones de suministro de corriente se pueden alimentar las barras de silicio, como se describe en la solicitud mencionada 11 174 546.9, al mismo tiempo para la alimentación con las primeras disposiciones de suministro de corriente desde una segunda disposición de suministro de corriente. En esta segunda disposición de suministro de corriente, las barras de silicio están conectadas en serie. El suministro de corriente se realiza con una corriente con una frecuencia de aproximadamente 50 Hz.

En la solicitud 11 174 546.9 se describe que la segunda disposición de suministro de corriente está desacoplada desde las primeras disposiciones de suministro de corriente porque la tensión a través de las salidas conectadas en serie de las primeras disposiciones de suministro de corriente es cero.

También se conocen como estado de la técnica los documentos US 2 758 144, DE 1 204 321, EP 2 346 150 y DE 1 509 941.

Sin embargo en la práctica se plantean problemas cuando las cargas en las salidas de una primera disposición de suministro de corriente no son del mismo tamaño. Especialmente cuando la inductividad de una de las cargas es mayor que la inductividad de la otra carga, pueden resultar diferencias, en parte, muy considerables, en los importes de las tensiones proporcionadas en las salidas de las primeras disposiciones de suministro de corriente. Esto conduciría a que esta suma de las tensiones a través de las salidas de la primera disposición de suministro de corriente no sea ya 0 V. En su lugar, se consiguen importes de varios 100 V. La tensión, que se consigue puede depender de la frecuencia, con la que se acciona la primera disposición de suministro de corriente.

Esta carga irregular de la primera disposición de suministro de corriente y la tensión que resulta de ello a través de las salidas conectadas en serie de la primera disposición de suministro de corriente puede conducir a que la segunda disposición de suministro de corriente se dale o se destruya.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de desarrollar una primera disposición de suministro de corriente, de tal manera que se eviten en la mayor medida posible las diferencias entre los valores de las tensiones en las salidas de una primera disposición de suministro de corriente mencionada al principio.

Este cometido se soluciona de acuerdo con la invención porque cada punto de esquina del polígono formado por los arrollamientos primarios está conectado a través de un condensador, respectivamente, con una conexión de conductores exteriores del inversor.

Los condensadores que conectan los puntos de esquina del polígono con las conexiones de conductores exteriores están dispuestos indirectamente en el funcionamiento de la disposición de suministro de corriente, es decir, bajo la intercalación del transformador, en el circuito de corriente de dos cargas. De esta manera, los condensadores proporcionan una compensación de la diferencia de importe entre las tensiones en las salidas de la disposición de suministro de corriente. Los condensadores pueden tener una capacidad de 4 a 6 μF, en particular de 4, 5 μF. Los condensadores sobre el lado primario pueden presentar otra capacidad y otros valores de la carga de la tensión que los condensadores sobre el lado secundario. Valores típicos de la capacidad para condensadores en el lado

secundario pueden ser 2 uF a 10 uF.

Las salidas de la disposición de suministro de corriente están dispuestas con preferencia paralelamente a los arrollamientos secundarios.

De la misma manera es posible de forma ventajosa que las salidas de la disposición de suministro de corriente estén dispuestas paralelamente a circuitos en serie formados, respectivamente, por uno de los arrollamientos secundarios y otro condensador. A través de los otros condensadores, la disposición de suministro de corriente de acuerdo con la invención, designada también como primera disposición de suministro de corriente, se puede desacoplar de una segunda disposición de suministro de corriente, que está prevista paralelamente a un circuito en serie de las salidas de la primera disposición de suministro de corriente. Estos otros condensadores forman junto con otros componentes pasos altos, que impiden que corriente de baja frecuencia, en comparación con las corrientes de salida de la primera disposición de suministro de corriente, impulsada por la segunda disposición de suministro de corriente fluya hasta el interior de las primeras disposiciones de suministro de corriente y la dañe o destruya.

También en el caso de tal desacoplamiento de la primera disposición de suministro de corriente desde la segunda disposición de suministro de corriente, en el caso de carga desigual, se puede reducir la tensión a través de todas las salidas de la primera disposición de suministro de corriente. No obstante, la reducción no es tan clara como en el caso de que se prescinda de estos condensadores de las conexiones de conductores exteriores.

El cometido se puede solucionar de acuerdo con la invención de la misma manera porque a tensión se puede regular a través de al menos N-1 arrollamientos secundarios de manera discreta o continua. Se puede conseguir una posibilidad de regulación discreta de la tensión porque los arrollamientos secundarios tienen varias tomas. Si la tensión se puede regular a través de N-1 arrollamientos secundarios, se puede modificar de tal forma que las tensiones sobre las cargas conectadas en la disposición de suministro de corriente de acuerdo con la invención son efectivamente iguales.

Otra solución de acuerdo con la invención consiste en que de los condensadores en serie con los arrollamientos secundarios al menos N-1 tienen una capacidad regulable. También con tales condensadores se podría conseguir que las tensiones sobre las cargas conectadas en la disposición de suministro de corriente de acuerdo con la invención sean efectivamente iguales.

El inversor puede ser un circuito p0uente con transistores de potencia.

La instalación de suministro de corriente puede comprender un convertidor de frecuencia y el inversor puede ser parte del convertidor de frecuencia. Además del inversor, el convertidor de frecuencia puede comprender un rectificador y un circuito intermedio de tensión continua.

El convertidor de frecuencia puede ser de manera alternativa también un convertidor directo. El inversor en el sentido de esta solicitud es entonces un componente digital del convertidor directo.

La disposición de suministro de corriente de acuerdo con la invención puede ser parte de un reactor para fabricación de polisilicio... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Disposición de suministro de corriente (MF) con un inversor (12) para la generación de corriente alterna de Nfases y con al menos un transformador de corriente alterna de N-fases (2) con arrollamientos primarios (211, 212, 213) y arrollamientos secundarios (221, 222, 223) , en la que los arrollamientos primarios (211, 212, 213) están conectados en el polígono y en la marcha en vacío del transformador (2) un vector de suma de las tensiones que se aplican en los N arrollamientos secundarios (221, 222, 223) pasa a cero, caracterizada por que -cada punto de esquina del polígono formado por los arrollamientos primarios (211, 212, 213) está conectado, respectivamente, a través de un condensador (C11, C12, C13) con una conexión de conductor exterior del inversor, -porque la tensión se puede regular a través de al menos N-1 arrollamientos secundarios (221, 222, 223) discretamente o continuamente y/o -están previstos condensadores en serie con los arrollamientos secundarios (221, 222, 223) , al menos N-1 de los cuales tienen una capacidad regulable.

2. Disposición de suministro de corriente (MF) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que las salidas de la disposición de suministro de corriente (MF) están dispuestas paralelamente a los arrollamientos secundarios (221, 222, 223) .

3. Disposición de suministro de corriente (MF) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por que las salidas de la disposición de suministro de corriente (MF) están dispuestas paralelamente a circuitos en serie formados, respectivamente, por uno de los arrollamientos secundarios (221, 222, 223) y, respectivamente, por un condensador (C21, C22, C23) .

4. Disposición de suministro de corriente (MF) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que el inversor (12) es un puente-H con transistores de potencia (121) .

5. Disposición de suministro de corriente (MF) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que la disposición de suministro de corriente comprende un convertidor de frecuencia (11, 12, CG) y por que el inversor (12) forma parte del convertidor de frecuencia (11, 12, CG) .

6. Reactor para la fabricación de polisilicio de acuerdo con el procedimiento de Siemens con una primera disposición de suministro de corriente (MF) para el suministro de barras de silicio o de barras finas de silicio, que se pueden disponer en un recipiente reactor, con corriente alterna para el calentamiento inductivo, caracterizado por que la primera disposición de corriente (MF) es una disposición de suministro de corriente de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Reactor de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que el reactor presenta una segunda disposición de suministro de corriente (VSC) para el suministro de las barras de silicio o barras finas de silicio con corriente alterna para el calentamiento inductivo, en el que una frecuencia de la corriente alterna, que puede ser generada por la primera disposición de suministro de corriente, es de 10 a 100 Hz y una frecuencia de la corriente alterna, que puede ser generada por la segunda disposición de suministro de corriente, es de 10 a 1000 kHz.


 

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