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 Schwing­kreis 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 Span­nungs­redu­zie­rung 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 hoch­fre­quen­ten 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 25 kW 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.