Vantaggi applicativi degli isolatori digitali nei motori industriali
I controlli elettronici utilizzati negli azionamenti dei motori industriali devono fornire elevate prestazioni del sistema in ambienti elettrici difficili. Il circuito di alimentazione provoca picchi di tensione sugli avvolgimenti del motore e questi bordi di tensione possono essere accoppiati capacitivamente al circuito di bassa tensione. Nei circuiti di alimentazione, il comportamento non ideale degli interruttori di alimentazione e dei componenti parassiti può anche generare rumore accoppiato induttivamente. Il lungo cavo tra il circuito di controllo e il motore e il sensore forma una varietà di percorsi che accoppiano il rumore al segnale di feedback di controllo. I driver ad alte prestazioni richiedono un controllo di feedback ad alta fedeltà e segnali che devono essere isolati dai circuiti di alimentazione ad alto rumore. In un tipico sistema di azionamento, è incluso un segnale di pilotaggio del gate isolato per pilotare il convertitore, i segnali di feedback di corrente e di posizione al controller del motore e per isolare i segnali di comunicazione tra i vari sottosistemi. Quando viene raggiunto l'isolamento del segnale, la larghezza di banda del percorso del segnale non deve essere sacrificata e il costo del sistema non deve essere aumentato in modo significativo. Gli optoaccoppiatori sono il metodo tradizionale per ottenere un isolamento sicuro attraverso la barriera di isolamento. Sebbene gli optoaccoppiatori siano in uso da decenni, le loro carenze possono influire sulle prestazioni a livello di sistema.
L'uso diffuso di azionamenti a motore a velocità variabile in applicazioni industriali è dovuto a efficienti interruttori di alimentazione e circuiti di controllo elettronici economici. La difficoltà di progettazione è quella di accoppiare circuiti di commutazione ad alta potenza con circuiti di controllo a bassa tensione senza sacrificare l'immunità al rumore o la velocità di commutazione.
I moderni convertitori di commutazione hanno in genere un'efficienza superiore al 95% e gli interruttori transistor di potenza utilizzati possono anche essere collegati agli avvolgimenti del motore tra le guide alta e bassa della guida CC ad alta tensione. Questo processo riduce la perdita dell'inverter perché il transistor di potenza funziona in modalità di saturazione completa, che riduce la caduta di tensione e la perdita di potenza durante la conduzione. C'è anche una perdita di transistor di potenza aggiuntiva durante il processo di commutazione perché durante questo tempo c'è una grande tensione sul transistor mentre la corrente di carico sta passando da dispositivi ad alta e bassa potenza. Le società di semiconduttori di potenza hanno progettato transistor con tempi di commutazione più brevi, come gli IGBT, per ridurre questa perdita di potenza di commutazione. Tuttavia, questa maggiore velocità di commutazione introduce anche alcuni effetti collaterali inutili, come un maggiore rumore di commutazione.
