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HIL シミュレーションインターフェイス

リアルタイムシミュレーションソリューション用のインターフェイス

Imperix は、最もよく知られたリアルタイムシミュレーター用の HIL シミュレーションインターフェイスを提供します。
HILシミュレーションと合わせて、パワーエレクトロニクスコンバータの制御テストの高速化に貢献します。

たとえば、実際の制御機器 (ハードウェアおよびソフトウェア) をエミュレートされたパワーエレクトロニクス回路とインターフェースすることにより、エンジニアは、必ずしもダウンスケールされたシステムのモックアップを構築しなくても、制御アルゴリズムを簡単にデバッグおよび検証できます。

さらに、必要に応じて、電源装置も制御ループ内に含めることができるため、いわゆる電源ハードウェアインザループ (PHIL) 構成が構築されます。

ハードウェアインザループシミュレーションの利点

実際の制御ハードウェアを使用して、制御テストを早期に開始します。
パワーステージが（まだ）利用できない場合は、制御を事前に検証します。
危険なテストまたは破壊的なテストを実施する。
外部機器 (通信など) を最初からテストベンチに統合します。

電力変換器のリアルタイムシミュレーション
一般的なワークフロー

1 – オフラインコンピュータシミュレーション

制御段と電力段の両方は、たとえば Simulink や PLECS を使用してコンピュータ上でシミュレートされます。
Imperix コントローラーの場合、正確なモデルは専用の ACG SDK の一部です。
2 – リアルタイム HIL シミュレーション

シミュレーションモデルをリアルタイムで実行する機能により、エンジニアはシミュレーションを現実世界の機器と対話させることができます。
たとえば、制御ソフトウェアは B-Box RCP で実行され、プラントモデルは OP4510 の FPGA でリアルタイムで実行されます。
3 – 実験による検証

最終的には、実験室で実際のシステムまたはプロトタイプを使用して、補完的な制御の検証を行うことができます。
この段階では、電磁適合性やシステム効率もテストおよび検証できます。

教育用の HIL シミュレーションハードウェア

B-Box RCP コントローラーは、超高速ハードウェア保護により、パワーエレクトロニクス機器を保護する独自の機能を備えています。
しかし、潜在的に危険な電圧でパワーインバータを操作することは、学生や経験の浅いスタッフにとって常に簡単ではありません。

このような状況では、リアルタイムシミュレーションを使用したハードウェアインザループテストが、実験活動に代わる優れた手段となる可能性があります。
実質的に無害な環境において、制御関連の目的に十分なレベルの精度を提供します。

コントローラーハードウェアインザループ (HIL)
HIL SIMULATOR INTERFACES

シミュレーターインターフェイスは、B-Box RCP をサードパーティの HIL シミュレーターに相互接続します。

いわゆるコントローラーハードウェアインザループ (または C-HIL) 構成では、実際の制御システムとシミュレートされた電力コンバーターが結合されます。
この構成は、電力段 (または縮小スケールのプロトタイプ) が利用可能になる前の制御テストによく使用されます。

一般に、1 つの HIL シミュレーションインターフェイスで十分ですが、多数の I/O 信号が必要な場合は複数のユニットを使用することもできます。

電力コンバータ用の DSP+FPGA コントローラ

imperix B-Box RCP は、パワーエレクトロニクスシステムの制御専用のリアルタイムコントローラーです。
そのハードウェアは、実験室環境での迅速な制御の実装に合わせて調整されていますが、このユニットは産業用途にも完全に適しています。

高忠実度のハードウェアインザループシミュレーター

B-Box RCP をリアルタイムシミュレータに接続することで、エンジニアはダウンスケールバージョンを実装する代わりに、パワーインバータ (またはその他のコンバータトポロジ) をエミュレートできます。
これにより、インバータ制御のテストを迅速かつ容易に行うことができます。

サードパーティ製シミュレータ用の HIL シミュレーションインターフェイス

シミュレーターインターフェース OPAL-RT用

シミュレーターインターフェース TYPHOON HIL用

シミュレーターインターフェース PLEXIM用

シミュレーターインターフェース SPEEDGOAT用

パワーエレクトロニクステストベンチ
マイクログリッドインバーターのシミュレーションとテスト

Imperix と Opal-RT の共同設計

すぐに使える製品バンドル

Imperix と Opal-RT は、両社の機器を組み合わせた、すぐに使用できるシステムを開発しました。
この製品バンドルは、HIL シミュレーションハードウェアと低電圧プロトタイピング装置の両方を単一システムで提供します。

ユーザーは、HIL シミュレーションインターフェイスからパワーステージにケーブルを交換するだけで、実験室内で実際の電力を使った実験を開始できます。

自分のモデルに自信を持てるようにする

リアルタイムシミュレーションと実験研究の間で反復作業を行うことにより、システムモデルの検証を簡単な方法で行うことができます。

研究室から結果を得る

学術雑誌の出版には実験結果が必要になることが多く、これは退屈な作業になる可能性があります。
このテストベンチを使用すると、ほとんどの課題は HIL シミュレーションを使用して解決できるため、その後の実験部分がより迅速かつ簡単になります。

三相太陽光発電インバータの例

模擬パネルを使用して放射条件を簡単に制御できます。

本物の PV パネルを操作して、セットアップの現実性を向上させます。

アンバランスまたは欠陥のあるグリッド状態をシミュレートします。

実際の電力の流れを測定し、効率を評価します。

パワーHIL (PHIL)
HIL POWER INTERFACES

POWER INTERFACES は、サードパーティの HIL シミュレーターを imperix 電源モジュールに相互接続します。

このインターフェイスにより、リアルタイムシミュレーターから Imperix パワーモジュールを制御できます。
HIL シミュレータハードウェアのデジタル出力を電源モジュールのコマンド入力に簡単に接続し、有用な測定値をアナログ入力に取得するために必要な信号接続を提供します。

したがって、黒色のインターフェイスは、HIL 電源インターフェイスが電力段に直接接続されているという意味で白色のインターフェイスとは異なります。