Thyristor-Stromrichter - Leistungsfähigkeit und Funktionen
Sanftanlauf und Fehlzyklenerkennung
Diese Funktionen werden bei der Phasenwinkelsteuerung benötigt, um zu gewährleisten, dass die Lastleistung schrittweise von Null auf den durch das Steuersignal vorgegebenen Wert gebracht wird, wenn die Lastleistung unterbrochen wird. Die stufenweise Leistungserhöhung verhindert Stromstöße und die Möglichkeit einer Sättigung von induktiven Lasten wie etwa Transformatoren.
Strombegrenzung
Diese Funktion, die nur für Stromrichter mit Phasenwinkelsteuerung verfügbar ist, verhindert das Ansteigen des Laststroms über einen vorgegebenen Wert. Die Strombegrenzung dient zum Schutz der Last, des Thyristor-Stromrichters, der Sicherungen und der Speisung der Anlage vor hohen Stromstößen, die beim Anlauf aufgrund des geringen Widerstandes kalter Lasten auftreten können.
Rückübermittlung/Vorwärtsübertragung
Rückübermittlung bzw. Vorwärtsübertragung sind, ein Mittel eine lineare Beziehung zwischen dem gewünschten Ausgang und dem Steuersignal herzustellen. Rückübermittlung bedeutet, dass der gewünschte Parameter gemessen und an den Eingang der Steuerung zurück übermittelt wird, sodass der Ausgang erhöht oder verringert werden kann, wenn eine Korrektur erforderlich ist. Die Vorwärtsübertragung beinhaltet ein weniger aufwändiges Verfahren, in dem der Ausgang in den Schaltungen simuliert und die Korrektur auf der Basis der simulierten Antwort der Schaltungen vorgenommen wird. Beide Verfahren erzeugen einen linearen Ausgang im Hinblick auf die Steuersignale und eliminieren die Effekte von Last- und Versorgungsschwankungen.
Überstromschutz
Die Überstromschutzfunktion verhindert, dass die Thyristoren eingeschaltet werden, wenn der Thyristorstrom während der letzten Halbwelle einen vorgegebenen Wert überschritten hat. Im Wesentlichen stellt diese Funktion eine elektronische Sicherung dar, die teure und anfällige Halbleiter-Sicherungen überflüssig macht. Der Stromrichter kann entweder durch Aus- und Einschalten der Stromzufuhr oder vorübergehendes Schließen eines Fernschalters zurückgesetzt werden. Diese Funktion hat sich als ein Schutzverfahren erwiesen, das flinken Sicherungen überlegen ist.
Thyristorkurzschlusserkennung
Wenn ein Thyristor versagt, wird er normalerweise kurzgeschlossen und lässt einen dauernden Stromfluss zu. Im Falle eines Thyristor-Kurzschlusses schaltet diese Funktion ein Relais ein, das zur Aktivierung einer Warnmeldung oder der Abschaltung der Anlagenspeisung eingesetzt werden kann.
Sync-Guard
Bestimmte von Control Concepts, Inc, hergestellte Nulldurchgang-Stromrichter besitzen eine sogenannte Sync-Guard-Funktion. Diese Funktion, verringert die Möglichkeit, dass zwei oder mehr Stromrichter synchron betrieben werden. Sie reduziert Schwankungen im Strombedarf, was wiederum zu einer stabileren Versorgungsspannung und einem verbesserten Leistungsfaktor führt. Die Sync-Guard-Funktion verändert nicht den an eine Last angelegten Strom, sondern passt die Zeit an, für die Strom angelegt wird, sodass die Möglichkeit des synchronen Ein- und Ausschaltens der Stromrichter verringert wird.
Trans-Guard
Der Einsatz von Nulldurchgang-Stromrichtern an der Sekundärwicklung eines Transformators kann zur Sättigung und somit zu übermäßigen Temperaturen und dem Versagen des Transformators führen.
Eine Sättigung des Transformators kann durch das Anlegen von Gleichspannung an die Primärwicklung verursacht werden. Eine Gleichspannung kann in der Primärwicklung durch Gleichspannungsanteile in der Sekundärwicklung induziert werden. Eine simple Einweggleichrichtschaltung induziert Gleichspannung in der Primärwicklung, weil der Spannungsabfall am Quellwiderstand während der Halbwelle, in der die Diode leitend ist, die Primärspannung reduziert. Der Effekt wäre so, als ob ein Nulldurchgang-Stromrichter die Last nicht mit der gleichen Anzahl von positiven und negativen Halbwellen versorgt. Die Quellinduktivität kann ebenfalls dazu führen, dass Gleichspannung in der Primärwicklung des Transformators auftritt. Die Trans-Guard-Funktion eliminiert dieses Problem, indem immer eine ungerade Anzahl von EIN-Halbwellen und eine gerade Anzahl von AUS-Halbwellen angelegt wird. Dieses Verfahren garantiert, dass unabhängig von Quellimpedanz oder Lastkonfiguration niemals Gleichspannung auftritt.
Sättigung des Transformators aufgrund von Gleichstrom in der Sekundärwicklung:
Ein Auftreten des Sättigungsproblems ist eher unwahrscheinlich, wenn die Last nur einen kleinen Prozentsatz der Belastbarkeit eines Transformators ausmacht oder wenn Quellwiderstand und -induktivität gering sind. So lang ein Stromrichter jedoch nicht mit der oben beschriebenen Funktion ausgestattet ist, besteht diese Gefahr grundsätzlich immer.