Zalety zastosowania izolatorów cyfrowych w przemysłowych napędach silnikowych
Sterowniki elektroniczne stosowane w przemysłowych napędach silnikowych muszą zapewniać wysoką wydajność systemu w trudnych warunkach elektrycznych. Obwód zasilania powoduje skoki napięcia na uzwojeniach silnika, a te krawędzie napięcia mogą być pojemnościowo sprzężone z obwodem niskiego napięcia. W obwodach mocy nieidealne zachowanie przełączników mocy i komponentów pasożytniczych może również generować indukcyjnie sprzężony hałas. Długi kabel między obwodem sterowania a silnikiem i czujnikiem tworzy różne ścieżki, które łączą szum z sygnałem zwrotnym sterowania. Wysokowydajne sterowniki wymagają wysokiej jakości kontroli sprzężenia zwrotnego i sygnałów, które muszą być izolowane od obwodów mocy o wysokim poziomie szumów. W typowym układzie napędowym dołączony jest sygnał sterujący izolowaną bramką, który steruje sygnałami zwrotnymi falownika, prądu i położenia do sterownika silnika i izoluje sygnały komunikacyjne między różnymi podsystemami. Po osiągnięciu izolacji sygnału przepustowość ścieżki sygnału nie może być poświęcona, a koszt systemu nie może być znacząco zwiększony. Transoptory są tradycyjną metodą uzyskania bezpiecznej izolacji w obrębie bariery izolacyjnej. Chociaż transoptory są używane od dziesięcioleci, ich braki mogą wpływać na wydajność systemu.
Szerokie zastosowanie napędów silnikowych o zmiennej prędkości w zastosowaniach przemysłowych wynika z wydajnych przełączników mocy i ekonomicznych elektronicznych obwodów sterowania. Trudność konstrukcyjna polega na połączeniu obwodów przełączających dużej mocy z niskonapięciowymi obwodami sterującymi bez poświęcania odporności na zakłócenia lub prędkości przełączania.
Nowoczesne przełączniki inwerterowe mają zazwyczaj sprawność przekraczającą 95%, a zastosowane przełączniki tranzystorów mocy można również podłączyć do uzwojeń silnika między wysokimi i niskimi szynami szyny DC wysokiego napięcia. Proces ten zmniejsza straty falownika, ponieważ tranzystor mocy działa w trybie pełnego nasycenia, co zmniejsza spadek napięcia i stratę mocy podczas przewodzenia. Występuje również dodatkowa utrata tranzystora mocy podczas procesu przełączania, ponieważ w tym czasie na tranzystorze występuje duże napięcie, podczas gdy prąd obciążenia przełącza się między urządzeniami o wysokiej i niskiej mocy. Firmy produkujące półprzewodniki mocy zaprojektowały tranzystory o krótszych czasach przełączania, takie jak tranzystory IGBT, w celu zmniejszenia tej straty mocy przełączania. Jednak ta wyższa prędkość przełączania wprowadza również pewne niepotrzebne efekty uboczne, takie jak zwiększony szum przełączania.
