Stromversorgungsvorrichtung für eine Tiegelheizung und Verfahren zu deren Betrieb

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung (10, 54) für eine Tiegelheizung (28) , umfassend mindestens einen Heizstromkreis (26,30) und eine Prozesssteuereinrichtung (36) zur Ansteuerung der Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20), wobei der Heizstromkreis (26,30) jeweils mindestens zwei Stromversorgungsmodule (12,14,16,18, 20) umfasst, wobei in dem oder jedem Heizstromkreis (26, 30) Ausgänge (24,29) der mindestens zwei Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20) parallel geschaltet sind, sowie ein Verfahren (64) zu deren Betrieb. Optional kann statt der Prozesssteuereinrichtung (36) eine Heizungssteuereinrichtung (32) zur Ansteuerung der Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20) vorgesehen sein.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Tiegelheizung. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betrieb der Stromversorgungseinheit.

[0002] Zum Aufschmelzen der Einwaage in Tiegelheizungen, insbesondere in Kristallzüchtungsanlagen, z.B. bei dem Czochralski-Verfahren, werden üblicherweise niederohmige Graphitheizer eingesetzt. Bei bekannten Stromversorgungsvorrichtungen wird die hierfür benötigte Heizleistung mittels Stellgliedern (Thyristorsteller) bereitgestellt, welche nach dem Prinzip der Phasenanschnittsteuerung arbeiten. Diese Stromversorgungsvorrichtungen besitzen einen Netzeingang und einen oder mehrere Gleichspannungsausgänge. Es ergeben sich durch den Betrieb dieser bekannten Stromversorgungsvorrichtungen zumeist die im Folgenden aufgeführten Nachteile.

[0003] Die von der Stromversorgungsvorrichtung erzeugten Oberwellen, sogenannte Harmonische, führen zu erhöhten Netzverlusten. Industriekunden werden daher von ihrem Energieversorger angehalten, geeignete Maßnahmen zur Reduzierung der von ihnen verursachten Netzrückwirkung durchzuführen. Da eine aufgenommene Blindleistung bei Unterschreitung des vom Energieversorger für den Powerfaktor definierten Mindestwertes gesondert in Rechnung gestellt wird, sind Blindleistungsverluste durch gesonderte technische Maßnahmen zu begrenzen. Beispielsweise werden dazu passive oder aktive Filterkreise eingesetzt. Alternativ ist auch eine Stromversorgung in der Form bekannt, dass durch das Zusammenwirken eines linearen Grobstellgliedes (Stelltransformator) und eines schnellen Feinstellgliedes die durch die Stromversorgung verursachten eingangsseitigen Störungen wesentlich vermindert werden. Zur Verbesserung des Leistungsfaktors der Stromversorgung werden Kompensationsanlagen eingesetzt.

[0004] Die bekannten Stromversorgungsvorrichtungen für die Tiegelheizung arbeiten größtenteils im Teillastbereich. Typischerweise haben Stromversorgungen, welche nach dem Prinzip der Phasenanschnittsteuerung arbeiten, wie z.B. Thyristorsteller, im Teillastbereich einen relativ geringen Wirkungsgrad, welcher im Allgemeinen hingenommen wird.

[0005] Der von bekannten Stromversorgungssystemen auf der Sekundärseite erzeugte überlagerte Wechselstrom, auch Rippelstrom genannt, kann den Temperaturregelprozess einer Tiegelheizung negative beeinflussen, da ein verminderter Signalstörabstand an den Messfühlereingängen der Temperaturregelung auftritt. Weiterhin führt dieser Rippelstrom am Graphitheizer zu unerwünschten Nebeneffekten. Beispielsweise kann es zu mechanischen Schwingungen des Graphitheizers kommen. Außerdem können die durch den Rippelstrom generierten elektromagnetischen Wechselfelder im Tiegel nicht vorhersehbare Magnetfelder erzeugen und somit den Kristallzüchtungsprozess negativ beeinflussen, denn umgekehrt gilt, dass definiert erzeugte und überlagerte Magnetfelder sich positiv auswirken, siehe beispielsweise in der DE 10 2009 027 436 A1. Störspannungen auf der Ausgangsseite werden durch aktive und passive Filter gedämpft.

[0006] Unter Umständen auftretende Netzstörungen im Versorgungsnetz des Energieversorgungsunternehmens oder auch im Hausnetz, wie z.B. Flicker, Peaks oder Spannungsdips, führen bei den bekannten Stromversorgungssystemen bedingt durch das Prinzip der Phasenanschnittsteuerung oder auch Wellenpaketsteuerung zu sekundärseitigen Störaussendungen und somit zu einem verminderten Signalstörabstand an den Messfühlereingängen der Temperaturregelung. Dies wiederum kann zu Qualitätsstörungen im Prozess, d.h. der Regelung der Heizleistung, bis hin zum Prozessverlust führen. Wenn Störungen in der Stromversorgung auftreten, kann es zum Abbruch des Prozesses kommen. Allgemein werden aktive und passive Netzfilter eingesetzt, um den Auswirkungen von kurzzeitigen Netzstörungen auf einen Kristallziehprozess entgegenzuwirken. Ausfälle von systemrelevanten Komponenten der Stromversorgung führen in der Regel zum Prozessabbruch.

[0007] Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben genannten Nachteile bekannter Stromversorgungsvorrichtungen zu vermeiden oder zu vermindern, insbesondere die im Betrieb erzeugten Netzrückwirkungen abzusenken, den Rippelstrom auf der Ausgangsseite zu reduzieren und den Wirkungsgrad zu erhöhen.

[0008] Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verfügbarkeit der Stromversorgung und damit die Stabilität des Kristallziehprozesses zu erhöhen.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Tiegelheizung vorgesehen, umfassend mindestens einen Heizstromkreis, welcher jeweils mindestens zwei Stromversorgungsmodule umfasst, und eine Prozesssteuereinrichtung zur Ansteuerung der Stromversorgungsmodule, wobei in dem oder jedem Heizstromkreis Ausgänge der mindestens zwei Stromversorgungsmodule parallel geschaltet sind.

[0010] Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Danach ist ein Verfahren zum Betrieb einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Tiegelheizung, umfassend mindestens einen Heizstromkreis, welcher jeweils mindestens zwei Stromversorgungsmodule umfasst, und eine Prozesssteuereinrichtung zur Ansteuerung der Stromversorgungsmodule, vorgesehen, wobei in dem oder jedem Heizstromkreis Ausgänge der mindestens zwei Stromversorgungsmodule parallel geschaltet sind, und wobei die Stromversorgungsmodule getrennt für jeden Heizstromkreis in Abhängigkeit von einem Prozessverlauf und/oder bei Auftreten von Störungen in einzelnen Stromversorgungsmodulen aktiviert oder deaktiviert werden.

[0011] Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass zum Betrieb von Tiegelheizungen, insbesondere in Kristallzüchtungsanlagen, hohe Leistungen, z.B. im Bereich von 200 bis 500 kW, benötigt werden, wobei Ströme von mehreren Tausend Ampere fließen. Die Leistung muss dabei präzise aufgebaut werden und gleichzeitig müssen Sicherheitsaspekte aufgrund der hohen Ströme beachtet werden. Diese Erkenntnis wird so umgesetzt, dass gleichartige Stromversorgungsmodule in einem Schaltschrank zusammengeschaltet werden.

[0012] Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Netzrückwirkungen vermindert werden. Gesonderte Maßnahmen zur Netzfilterung sind somit in der Regel nicht notwendig. In Abhängigkeit vom jeweils aktuellen Lastbedarf können einzelne Stromversorgungsmodule zu- oder abgeschaltet werden, um die aktiven Stromversorgungsmodule in einem möglichst optimalen Arbeitspunkt zu betreiben und somit einen verbesserten Leistungsfaktor zu erreichen. Der Wirkungsgrad kann dadurch besonders im Teillastbereich verbessert werden. Somit sind gesonderte Maßnahmen, wie zum Beispiel der Betrieb der Stromversorgung an einer Kompensationsanlage, nicht notwendig. Auf diese Weise können auch Kosten gespart werden. Primärseitige Netzstörungen, wie Flicker, Peaks oder Spannungsdips, machen sich bei der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung wesentlich weniger auf der Ausgangsseite bemerkbar, als bei bekannten Stromversorgungsvorrichtungen. Die Aussendung von temporären elektromagnetischen Störfeldern in Richtung der Tiegelheizung wird somit vermieden und eine erhöhte Prozessstabilität, insbesondere eines Kristallzüchtungsprozesses, ist die Folge.

[0013] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist.

[0014] In einer Ausführungsform umfasst die Stromversorgungsvorrichtung eine zwischen die Prozesssteuereinrichtung und die Stromversorgungsmodule geschaltete Heizungssteuereinrichtung zur Steuerung und Überwachung der Stromversorgungsmodule. Die Heizungssteuereinrichtung wird durch die Prozesssteuereinrichtung geführt, welche Status- und Fehlermeldungen von verschiedenen Prozessüberwachungskomponenten, z.B. Temperaturüberwachung, Kühlwasserüberwachung, Drucküberwachung, erhält.

[0015] Wenn bei der Stromversorgungsvorrichtung jedes Stromversorgungsmodul eingangsseitig dreiphasig angeschlossen ist, können unsymmetrische Netzbelastungen vermieden werden.

[0016] In einer Ausführungsform umfasst jedes Stromversorgungsmodul drei identische Untermodule, welche über einen internen Systembus miteinander verbunden sein können. Jedes Untermodul kann optional eine Gleichrichtereinheit umfassen.

[0017] Optional kann jedes Untermodul eine Leistungsfaktorkorrekturstufe umfassen. Die Leistungsfaktorkorrekturstufe, auch PFC-Stufe genannt ermöglicht eine wesentliche Reduzierung der Netzrückwirkungen im Vergleich zu bekannten Stromversorgungsvorrichtungen für Tiegelheizungen.

[0018] Der Leistungsfaktorkorrekturstufe können optional getaktete Leistungsstufen nachgeschaltet sein. Dadurch kann die Qualität der Ausgangsspannung im Vergleich zu bekannten Stromversorgungsvorrichtungen deutlich verbessert werden, da der Rippelstrom vermindert wird. Bei einem verminderten Rippelstrom treten nur geringe induktiv erzeugte Querkräfte im Heizstromkreis, z.B. an einem Graphitheizer auf. Dadurch werden mechanische Schwingungen des Graphitheizers verringert und dessen Lebensdauer somit verlängert.

[0019] In einer Ausführungsform kann jedes Stromversorgungsmodul ein Kommunikationsinterface umfassen, um Status- und Steuerinformationen mit der Prozesssteuervorrichtung oder Heizungssteuereinrichtung austauschen zu können. Status- und Fehlermeldungen können dabei z.B. durch eine LED(Light Emitting Diode)-Anzeige, welche beispielsweise direkt an einer Front des Stromversorgungsmoduls oder Untermoduls angeordnet ist, über ein HMI (Human-Machine-Interface, Mensch-Maschine-Schnittstelle) an einem Schaltschrank, in dem die Stromversorgungsvorrichtung angeordnet ist, und über das Kommunikationsinterface angezeigt werden.

[0020] Bei dem Verfahren ist optional vorgesehen, dass bei einer Störung eines der Stromversorgungsmodule ein Signal über ein Kommunikationsinterface von dem defekten Stromversorgungsmodul an eine zwischen die Prozesssteuereinrichtung und die Stromversorgungsmodule geschaltete Heizungssteuereinrichtung übermittelt wird und die Heizungssteuereinrichtung das defekte Stromversorgungsmodul deaktiviert. Dazu sendet die Heizungssteuereinrichtung ein entsprechendes Signal zur Deaktivierung des defekten Stromversorgungsmoduls.

[0021] Alternativ kann vorgesehen sein, dass bei einer Störung eines der Stromversorgungsmodule ein Signal über ein Kommunikationsinterface von dem defekten Stromversorgungsmodul an die Prozesssteuereinrichtung übermittelt wird und die Prozesssteuereinrichtung daraufhin das defekte Stromversorgungsmodul deaktiviert. Dazu wird ein entsprechendes Steuersignal von der Prozesssteuereinrichtung an das Stromversorgungsmodul gesendet. Auf diese Weise wird verhindert, dass defekte Stromversorgungsmodule bei Weiterbetrieb negative Auswirkungen auf die Ausgangsspannung haben oder Netzrückwirkungen verursachen.

[0022] In einer Ausführungsform kann die Leistung des deaktivierten Stromversorgungsmoduls dem oder den im zugehörigen Heizstromkreis weiterhin aktiven Stromversorgungsmodulen zusätzlich zumindest anteilig zugewiesen werden, wenn die im zugehörigen Heizstromkreis benötigte Leistung kleiner oder gleich einer maximalen Leistung der aktiven Stromversorgungsmodule, d.h. einer Summe der maximalen Leistung der noch im entsprechenden Heizstromkreis verfügbaren Stromversorgungsmodule, ist. Dies ermöglicht eine höhere Verfügbarkeit der Stromversorgungsvorrichtung. Bei Ausfall eines Stromversorgungsmoduls ist die Wiederherstellungszeit der Stromversorgung dann wesentlich kürzer ist als beispielsweise bei bekannten Stromversorgungsvorrichtungen. Somit kann die Tiegelziehanlage wesentlich schneller wieder in Betrieb genommen werden.

[0023] Ein nicht benötigtes Stromversorgungsmodul kann in einer Ausführungsform deaktiviert werden, und das nicht benötigte Stromversorgungsmodul kann bei Ausfall oder Störung eines parallel geschalteten Stromversorgungsmoduls automatisch wieder aktiviert werden. Dadurch wird ermöglicht, den Betriebspunkt der Stromversorgungsvorrichtung, insbesondere im Teillastbereich, zu optimieren.

[0024] Alternativ kann ein nicht benötigtes Stromversorgungsmodul deaktiviert werden, und das nicht benötigte Stromversorgungsmodul kann bei Ausfall oder Störung eines parallel geschalteten Stromversorgungsmoduls manuell oder automatisch - optional mit Bestätigungsrückfrage - aktiviert werden.

[0025] Als Betriebsmodi für die deaktivierten Stromversorgungsmodule kommen sowohl der "Hot Standby-Modus"(AC-Eingang aktiv) bzw. der "Cold Standby-Modus" (AC-Eingang deaktiviert) in Frage. Die Betriebsmodi können je nach Bedarf für ein Stromversorgungsmodul angewendet werden, es können beispielsweise auch, wenn mehrere Stromversorgungsmodule deaktiviert werden, ein Teil der deaktivierten Stromversorgungsmodule im "Hot Standby-Modus" und ein anderer Teil im "Cold Standby-Modus" betrieben werden.

[0026] In einer Ausführungsform können das oder die zu einem deaktivierten Stromversorgungsmodul parallel geschalteten Stromversorgungsmodule zumindest anteilig die Leistung des deaktivierten Stromversorgungsmoduls übernehmen. Beispielsweise bei drei Stromversorgungsmodulen in einem Heizstromkreis, von denen eines deaktiviert wird, können die beiden aktiven Stromversorgungsmodule jeweils die Hälfte der Leistung des deaktivierten Stromversorgungsmoduls übernehmen und können somit in einem günstigeren Arbeitspunkt betrieben werden.

[0027] Die Erfindung ist in einer Ausführungsform in Software implementiert. Die Erfindung ist damit einerseits auch ein Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen und andererseits ein Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm sowie schließlich auch eine Prozesssteuerungseinrichtung oder eine Heizungssteuereinrichtung mit einer Verarbeitungseinheit, in dessen Speicher als Mittel zur Durchführung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Computerprogramm geladen oder ladbar ist. Die Heizungssteuereinrichtung kann sämtliche Aufgaben, die vorstehend und im Folgenden in Zusammenhang mit der Prozesssteuereinrichtung erwähnt werden, gleichermaßen ausführen.

[0028] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

FIG 1

ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung,

FIG 2

eine primäre Spannungsversorgung und Kühlwasserversorgung,

FIG 3

ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung,

FIG 4

ein Beispiel für eine optimierte Stromversorgung für die Stromversorgungsvorrichtung aus FIG 1,

FIG 5

ein Beispiel für eine Störung eines Stromversorgungsmoduls in der Stromversorgungsvorrichtung aus FIG 1 und

FIG 6

ein Beispiel für ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung.

[0029] FIG 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung 10. Die Stromversorgungsvorrichtung 10 umfasst fünf Stromversorgungsmodule 12, 14, 16, 18, 20, die in einem Schaltschrank 22 angeordnet sind. Die Ausgänge 24 eines ersten und zweiten Stromversorgungsmoduls 12, 14 sind mittels einer Stromschiene (nicht dargestellt) parallel geschaltet und versorgen einen ersten Heizstromkreis 26 einer Tiegelheizung 28. Die Ausgänge 29 eines dritten, vierten und fünften Stromversorgungsmoduls 16, 18, 20 sind ebenfalls parallel geschaltet und versorgen einen zweiten Heizstromkreis 30 der Tiegelheizung 28. Die Stromversorgungsmodule 12-20 umfassen jeweils drei identische Untermodule (nicht dargestellt), welche über einen internen Systembus (nicht dargestellt) miteinander verbunden sind. Jedes Untermodul besteht in der Regel aus einer Gleichrichtereinheit, einer Leistungsfaktorkorrekturstufe (PFC-Stufe), einem Leistungswandler mit Übertrager und einem Weitbereichsausgang (alle nicht dargestellt). Jedes Stromversorgungsmodul 12-20 verfügt außerdem über ein Kommunikationsinterface, um Status- und Steuerinformationen übermitteln und austauschen zu können, wie im Folgenden beschrieben. Die Steuerung und Überwachung der einzelnen Stromversorgungsmodule 12-20 erfolgt durch eine Heizungssteuereinrichtung 32, welche über eine Kommunikationsschnittstelle 34 mit den Stromversorgungsmodulen 12-20 kommuniziert und innerhalb des Schaltschranks 22 angeordnet ist. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, dass die Heizungssteuereinrichtung 32 außerhalb des Schaltschranks 22 angeordnet ist. Die Heizungssteuereinrichtung 32 ist mit einer Kommunikationsschnittstelle 34 einer Prozesssteuereinrichtung 36 verbunden, die Status- und Fehlermeldungen von einzelnen Komponenten wie zum Beispiel Kühlwasserüberwachung 38, Drucküberwachung 40, Temperaturüberwachung 42 zur Prozessüberwachung erhält und durch diese gesteuert wird. Die Prozesssteuereinrichtung 36 umfasst eine Verarbeitungseinheit 44 und einen Speicher 46 zum Ausführen bzw. Speichern eines Computerprogramms für die Prozessüberwachung und Steuerung. Anstelle der Prozesssteuereinrichtung 36 kann auch die Heizungssteuereinrichtung 32 eine Verarbeitungseinheit und einen Speicher umfassen (beides nicht dargestellt), um ein Computerprogramm für die Prozessüberwachung auszuführen bzw. zu speichern.

[0030] In FIG 2 ist ein Beispiel für eine primäre Spannungsversorgung 48 für die Stromversorgungsmodule 12-20 schematisch dargestellt. Die Spannungsversorgung 48 umfasst ein Schaltfeld 50, mit dem eine Versorgungsspannung 51 direkt auf die Stromversorgungsmodule 12-20 geführt wird. Jedes Stromversorgungsmodul 12-20 ist einzeln an einen Kühlwasserkreislauf 52 angeschlossen.

[0031] FIG 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung 54, bei der die Stromversorgungsmodule 12-20 direkt mit der Kommunikationsschnittstelle 34 der Prozesssteuereinrichtung 36 verbunden sind und durch die Prozesssteuereinrichtung 36 direkt überwacht und gesteuert werden.

[0032] In FIG 4 ist ein Beispiel für eine optimierte Stromversorgung für die Stromversorgungsvorrichtung 10 aus FIG 1 dargestellt. Im Teillastbereich wird dazu ein nicht mehr benötigtes Stromversorgungsmodul 20 deaktiviert. Dazu wird ein entsprechendes Steuersignal 56 von der Heizungssteuereinrichtung 32 an das zu deaktivierende Stromversorgungsmodul 20 gesendet. Es kann je nach Bedarf im "Hot Standby" oder "Cold Standby" betrieben werden, d.h. bei Bedarf entweder automatisch reaktiviert werden oder manuell zugeschaltet werden, beispielsweise wenn über die Kommunikationsschnittstelle eine Störung in einem der zu dem deaktivierten Stromversorgungsmodul 20 parallel geschalteten Stromversorgungsmodule 16, 18 angezeigt wird. An die im zweiten Heizstromkreis 30 weiterhin aktiven Stromversorgungsmodule 16, 18 wird jeweils ein entsprechendes Steuersignal 58 zur Übernahme von jeweils der Hälfte der Leistung von dem deaktivierten Stromversorgungsmodul 20 gesendet. So können sie in einem günstigeren Arbeitspunkt betrieben werden. Auch eine andere Leistungsverteilung auf die im zweiten Heizstromkreis 30 verbleibenden aktiven Stromversorgungsmodule 16, 18 kann bestimmt werden, so dass z.B. eines 30% und das andere 70% der Leistung des deaktivierten Stromversorgungsmoduls 20 übernimmt. Die Werte der Leistungsübernahmen können derart bestimmt werden, so dass die verbleibenden aktiven Stromversorgungsmodule 16, 18 in einem möglichst günstigen Arbeitspunkt betrieben werden können.

[0033] FIG 5 zeigt ein Beispiel für eine Störung eines Stromversorgungsmoduls 20 in der Stromversorgungsvorrichtung 10. Von dem Stromversorgungsmodul 20 wird ein Störungssignal 60 an die Heizungssteuereinrichtung 32 gesendet. Das Stromversorgungsmodul 20 mit der Störung wird dann durch die Heizungssteuereinrichtung 32 deaktiviert. Gleichzeitig wird von der Heizungssteuereinrichtung 32 ein entsprechendes Steuersignal 62 an die im zugehörigen zweiten Heizstromkreis 30 verbliebenen Stromversorgungsmodule 16, 18 gesendet, so dass diesen die Leistung vom defekten Stromversorgungsmodul 20 z.B. jeweils zu 50% zusätzlich zugewiesen wird, soweit eine im zweiten Heizstromkreis 30 benötigte Heizleistung kleiner oder gleich der Summe der maximalen Leistung der noch verfügbaren, funktionsfähigen Stromversorgungsmodule 16, 18 ist.

[0034] Nach Beendigung des Prozesses, z.B. eines Kristallzüchtungsprozesses, kann mittels Austausch des defekten Stromversorgungsmoduls 20 die Betriebsbereitschaft der Stromversorgungsvorrichtung kurzfristig und mit geringem Serviceaufwand wieder hergestellt werden. Der modulare Aufbau der Stromversorgungsvorrichtungen 10, 54 ermöglicht es, die Stromversorgungsvorrichtungen 10, 54 auch für andere Anlagen, insbesondere Kristallzüchtungsanlagen, mit geändertem Leistungsbedarf der Heizstromkreise anzupassen.

[0035] FIG 6 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren 64 zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung 10, 54. Dabei wird in einem ersten Schritt 66 ein Signal über ein Kommunikationsinterface von dem defekten Stromversorgungsmodul an die Prozesssteuereinrichtung übermittelt. In einem zweiten Schritt 68 deaktiviert die Prozesssteuereinrichtung mithilfe eines entsprechenden Steuersignals das defekte Stromversorgungsmodul. In einem dritten Schritt 70 wird durch ein entsprechendes Steuersignal von der Prozesssteuereinrichtung an das oder die im zugehörigen Heizstromkreis aktiven Stromversorgungsmodule die Leistung des deaktivierten Stromversorgungsmoduls dem bzw. den im zugehörigen Heizstromkreis aktiven Stromversorgungsmodulen zusätzlich anteilig zugewiesen, wenn die im zugehörigen Heizstromkreis benötigte Leistung kleiner oder gleich einer maximalen Leistung der aktiven Stromversorgungsmodule ist.

[0036] Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereichten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Es wird eine Stromversorgungsvorrichtung 10, 54 für eine Tiegelheizung 28, umfassend mindestens einen Heizstromkreis 26, 30, welcher jeweils mindestens zwei Stromversorgungsmodule 12, 14, 16, 18, 20 umfasst, wobei in dem oder jedem Heizstromkreis 26, 30 Ausgänge 24, 29 der mindestens zwei Stromversorgungsmodule 12-20 parallel geschaltet sind, und eine Prozesssteuereinrichtung 36 zur Ansteuerung der Stromversorgungsmodule 12-20 angegeben.

Ansprüche

1. Stromversorgungsvorrichtung (10) für eine Tiegelheizung (28), umfassend mindestens einen Heizstromkreis (26,30), welcher jeweils mindestens zwei Stromversorgungsmodule (12,14, 16,18,20) umfasst, und eine Prozesssteuereinrichtung (36) zur Ansteuerung der Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20), wobei in dem oder jedem Heizstromkreis (26,30) Ausgänge (24, 29) der mindestens zwei Stromversorgungsmodule (12,14,16,18, 20) parallel geschaltet sind.

2. Stromversorgungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, mit einer zwischen die Prozesssteuereinrichtung (36) und die Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20) geschalteten Heizungssteuereinrichtung (32) zur Steuerung und Überwachung der Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20).

3. Stromversorgungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes Stromversorgungsmodul (12,14,16,18,20) eingangsseitig dreiphasig angeschlossen ist.

4. Stromversorgungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes Stromversorgungsmodul (12,14,16,18,20) drei identische Untermodule umfasst, welche über einen internen Systembus miteinander verbunden sind.

5. Stromversorgungsvorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei jedes Untermodul eine Gleichrichtereinheit umfasst.

6. Stromversorgungsvorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei jedes Untermodul eine Leistungsfaktorkorrekturstufe umfasst.

7. Stromversorgungsvorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei der Leistungsfaktorkorrekturstufe getaktete Leistungsstufen nachgeschaltet sind.

8. Stromversorgungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jedes Stromversorgungsmodul (12,14,16,18,20) ein Kommunikationsinterface umfasst.

9. Verfahren zum Betrieb einer Stromversorgungsvorrichtung (10) für eine Tiegelheizung (28), umfassend mindestens einen Heizstromkreis (26,30), welcher jeweils mindestens zwei Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20) umfasst, und eine Prozesssteuereinrichtung (36) zur Ansteuerung der Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20), wobei in dem oder jedem Heizstromkreis (26,30) Ausgänge (24,29) der mindestens zwei Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20) parallel geschaltet sind, und wobei die Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20) getrennt für jeden Heizstromkreis (26, 30) in Abhängigkeit von einem Prozessverlauf und/oder bei Auftreten von Störungen in einzelnen Stromversorgungsmodulen (12,14,16,18,20) aktiviert oder deaktiviert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei bei einer Störung in einem der Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20) ein Signal (56) über ein Kommunikationsinterface von dem defekten Stromversorgungsmodul (12,14,16,18,20) an eine zwischen die Prozesssteuereinrichtung (36) und die Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20) geschaltete Heizungssteuereinrichtung (32) übermittelt wird und die Heizungssteuereinrichtung (32) das defekte Stromversorgungsmodul (12,14,16,18,20) deaktiviert.

11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei bei einer Störung in einem der Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20) ein Signal (56) über ein Kommunikationsinterface von dem defekten Stromversorgungsmodul (12,14,16,18,20) an die Prozesssteuereinrichtung (36) übermittelt wird und die Prozesssteuereinrichtung (36) das defekte Stromversorgungsmodul (12,14,16,18,20) deaktiviert.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Leistung des deaktivierten Stromversorgungsmoduls (12,14,16,18,20) dem oder den im zugehörigen Heizstromkreis (26,30) aktiven Stromversorgungsmodulen (12,14,16,18,20) zusätzlich anteilig zugewiesen wird, wenn die im zugehörigen Heizstromkreis (26,30) benötigte Leistung kleiner oder gleich einer maximalen Leistung der aktiven Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20) ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei ein nicht benötigtes Stromversorgungsmodul (12,14,16,18,20) deaktiviert wird, und wobei das nicht benötigte Stromversorgungsmodul (12,14,16,18,20) bei Ausfall oder Störung eines parallel geschalteten Stromversorgungsmoduls (12,14,16,18,20) automatisch aktiviert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das oder die zu einem deaktivierten Stromversorgungsmodul (12,14,16,18,20) parallel geschalteten Stromversorgungsmodule (12,14,16,18,20) zumindest anteilig die Leistung des deaktivierten Stromversorgungsmoduls (12,14,16,18,20) übernehmen.

15. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche 9 bis 14 durchzuführen, wenn das Programm auf einer Prozesssteuereinrichtung (36) oder Heizungssteuereinrichtung (32) ausgeführt wird.

16. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach jedem beliebigen der Ansprüche 9 bis 14 durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einer Prozesssteuereinrichtung (36) oder Heizungssteuereinrichtung (32) ausgeführt wird.

17. Digitales Speichermedium, insbesondere Diskette, mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, die so mit einer programmierbaren Prozesssteuereinrichtung (36) oder Heizungssteuereinrichtung (32) zusammenwirken können, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14 ausgeführt wird.

18. Prozesssteuereinrichtung (36) oder Heizungssteuereinrichtung (32) mit einer Verarbeitungseinheit (44) und einem Speicher (46), in den ein Computerprogramm nach Anspruch 15 geladen ist, das im Betrieb des Gerätes durch die Verarbeitungseinheit (44) ausgeführt wird.

Zeichnung