VIPUR-Baugruppe für HF- und MF- Generatoren

Der Spannungsregelung von Tiefsetzstellern sind Grenzen gesetzt, die durch eine für den schwingungsfreien Betrieb notwendige Hysterese des PWM - Oszillators gesetzt werden. Der Variationsbereich eines Tiefsetzstellers beträgt ca. 10..90% der Eingangsspannung, das entspricht bei vollständiger Lastanpassung ca. 2...100% Generatorleistung.

Bei einer geringen Belastung des Generators (schlechte Leistungsanpassung) lässt sich gelegentlich die untere Spannungsgrenze von 10% der Betriebsspannung nicht erreichen. Der Grund ist in der mangelnden Stromaufnahme, der sich wie ein Widerstand verhaltenden Last, zu suchen. Der Tiefsetzsteller lässt mehr Strom in den Zwischenkreis durch, als im entsprechenden Zeitraum vom Generator mit seiner Last verbraucht wird. Die Folge ist ein höherer unterer Sockel der Zwischenkreisspannung, welcher sich nicht mehr proportional zum eingestellten Sollwert verhält.

Abhilfe schafft die von STS neuentwickelte VIPUR - Baugruppe, welche eine weitere Spannungs- reduzierung durch periodische Unterdrückung einzelner Ansteuerzyklen des Stellers bewirkt. Die Anzahl der unterdrückten Zyklen ist spannungsabhängig. So wird die effektive Pulsweite des Stellers im unteren Spannungsbereich, der bislang nicht zugänglich war, zusätzlich bis zum Faktor acht reduziert. Das bringt eine signifikante Reduzierung der Restspannung, welche - auch bei einer hohen Endtemperatur des Werkstückes - eine langsame Erwärmung von Raumtemperatur an ermöglicht. Speziell in der Kristallzüchtung ist eine möglichst niedrige Minimalleistung bei der Abkühlung fertiger Kristalle zur Vermeidung von thermischen Spannungen vorteilhaft.

Nachteilig sind die schlechteren Regeleigenschaften in der Nähe der acht Umschaltpunkte, die sich jedoch alle in dem bisher nicht zugänglichen unteren Spannungsbereich befinden. Bei extrem unterschiedlichen Lastverhältnissen des Generators kann es hier zu hörbaren subharmonischen Schwingungen kommen, die jedoch auf die abgegebene Generatorleistung im Hundert- Millisekunden-Intervall keinen Einfluss haben. Die dabei entstehenden Geräusche sind nicht höher als die eines vergleichbaren Thyristorstellers.

Der Vorteil eines Thyristorstellers, einen grösseren Regelbereich bei kleinen Spannungen zu haben, ist damit ausgeglichen. Insgesamt überwiegen die technischen Vorteile von hoch- frequenten Tiefsetzstellern gegenüber Thyristorstellern deutlich. Hervorzuheben sind die besonders geringe Ausgangswelligkeit der Spannung bei wesentlich kompakteren Siebmitteln und die daraus resultierende geringere Abmessung der Baugruppe. Wegen der Faktor 1.000 höheren Taktfrequenz ist die Regelgeschwindigkeit durch die Verkleinerung der Totzeit der Regelstrecke deutlich besser. In den Siebmitteln des Tiefsetzstellers sind Grössenordnungen weniger Energie gespeichert, was im Störungsfall, wie z.B. Kurzschluss, eine wesentlich schnellere Unterbrechung des Kurzschlussstromes ermöglicht.

Die Kosten für die VIPUR - Baugruppe sind gering. Bei allen neuen HF- und MF-Generatoren ab 25kW wird daher VIPUR als leistungsverbesserndes Merkmal auf Wunsch kostenlos eingebaut. Der nachträgliche Einbau und der Abgleich des Regelverhaltens dieser Baugruppe kann bei bereits im Betrieb befindlichen Generatoren nur auf der Basis einer Serviceleistung erfolgen.

 


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