Preisgekrönte Innovation
Der Typhoon HIL-FPGA-Solver ist das Kernstück des HIL-Simulators. Er ermöglicht die hochgenaue Echtzeit-Simulation von Leistungselektronik und Schaltkreisen in Energiesystemen. Der Simulator bietet eine solide Basis für verschiedene Applikationen – Von der modelbasierten Reglerentwicklung über Steuergeräte-Tests bis zu der virtuellen Inbetriebnahme oder der virtuellen Systemintegration von modernen leistungselektronischen Geräten.
Der FPGA basierte Solver von Typhoon HIL, der seit 2009 das Herzstück sämtlicher Typhoon-HIL-Simulatoren darstellt, hat sich während der letzten Jahre immer wieder in Projekten aus Industrie und Forschung bewährt. Feedbacks aus unzähligen Kundenanwendungen waren die Grundlage für eine stetige Weiterentwicklung: Das Resultat ist ein flexibles, verlässliches und leistungsfähiges Gesamtsystem.
Unerreichte Leistung
Simulation von hohen Schaltfrequenzen und Schrittweiten von bis zu 0,2 µs.
Die Simulation von Umrichtern mit hohen Schaltfrequenzen ist eine große Herausforderung für HIL-Simulatoren. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden ist der FPGA basierte Solver von Typhoon HIL in der Lage Modelle mit einer Schrittweite von bis zu 0,2µsec zu berechnen. Dank der stark parallelisierten Rechenarchitektur und der niederlatenten Verbindung zwischen den Recheneinheiten sind im Unterschied zu CPU basierten Solvern sehr kurze Rechenschritte möglich – sogar bei komplexen Modellen.
Zusätzlich sorgt das eingebaute GDS-Oversampling für hohe Genauigkeit auch bei Anwendungen mit sehr hoher Schaltfrequenz. Er basiert auf hochauflösendem PWM-Sampling, Event Time Stamping und einer integralen Fehlerkorrektur.
Schlussendlich ermöglicht ein hochintegrierter Aufbau von Recheneinheit und I/O Sektion eine sehr niedrige und vollständig prädiktive Schleifen-Latenzzeit, wodurch eine nahtlose Verbindung zu einem externen Steuergerät ermöglicht wird.
Mehr als nur ein Schaltungssolver
Der Typhoon HIL-FPGA-Solver bietet Vielseitigkeit und Genauigkeit
Der Typhoon HIL-FPGA-Solver bietet eine native Unterstützung aller Elemente, die ein leistungselektronisches Modell vollständig und zuverlässig machen. Die einzigartige Prozessorarchitektur von Typhoon, kombiniert mit dem ultraschnellen Compiler von Typhoon, ermöglicht:
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- Zustandsraum-Simulation von Schaltgeräten
- Genaue Maschinenmodelle
- Die Simulation nichtlinearer Komponenten wie Batterien, PV-Paneele, sättigbare Induktivitäten und Transformatoren, und
- Die Simulation zeitveränderlicher Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten.
Darüber hinaus bietet der FPGA basierte Solver die Möglichkeit zur detaillierten Modellierung von Umrichtern, indem er Ein-/Ausschaltverzögerungen emuliert und ein Mittel zur Echtzeitberechnung von Halbleiterverlusten bereitstellt.
Spannungs- und Stromquellen sind auf einen eingebauten, zur Laufzeit anpassbaren Signalgenerator angewiesen. Aus diesem Grund ermöglicht der FPGA-Solver eine vollständig interaktive Steuerung der Quellen, um z.B. verschiedene Netzbedingungen zu simulieren und gleichzeitig durch Interpolation stetige Signalformen zu gewährleisten. Alle genannten Features laufen synchron bei voller Rechengeschwindigkeit.
Es gibt keine Auflösungsverluste und keine Stabilitätsprobleme wie Sie bei der alternativen Multi-Rate Simulation auftreten könnten.
Automatisieren Sie Ihre Tests
Der FPGA-Solver stellt sicher, dass alles synchron ist
Das integrierte Befehlsausführungsmodul ermöglicht die Integration von Testskripten für die Generierung zeitgenauer Profile und Ereignisse wie Netzstörungen und -fehler. Das Testskript muss hierzu nur Befehle mit spezifizierter Ausführungszeit im Voraus an den FPGA-Solver abgeben. An diesem Punkt übernimmt das Befehlsausführungsmodul die Aufgabe und stellt sicher, dass die Befehle mit der Auflösung der Simulationsschritte präzise und zeitgenau ausgeführt werden.
Das eingebaute, zur Laufzeit konfigurierbare Signal Capture Model ermöglicht die synchronisierte Signalerfassung auf mehreren Geräten bei voller Simulationsrate. Auf diese Weise bietet es einen hochgenauen Einblick in die Systemdynamik und versorgt die Signalanalysefunktionen mit hochauflösenden Datensätzen, die für korrekte Entscheidungen zur Testauswertung benötigt werden.
Testen Sie mehrere Tage oder Wochen
Der stabile Solver von Typhoon HIL ist ideal für Langzeittests!
Im Gegensatz zu offline-Simulationen, welche meist nur über wenige Stunden ablaufen, ist der Anspruch an die Langzeitstabilität von HIL Simulatoren deutlich höher. Dies betrifft besonders Anwendungsfälle wie z.B. Digital Twins oder automatisierte Testkampagnen welche über mehrere Tage gehen – reproduzierbare Ergebnisse sind gerade hier von höchster Wichtigkeit.
Diese üblichen Anwendungsfälle stellen eine hohe Anforderung an die Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität von Echtzeitsimulatoren. Der Typhoon HIL FPGA-Solver wurde entwickelt um diesen Anforderungen zu entsprechen. Die hohe Rechenauflösung und die streng deterministischen Abläufe garantieren Langzeitstabilität, Reproduzierbarkeit und überlauffreie Simulationen.
Der Typhoon HIL Compiler spielt eine wichtige Rolle dabei sicherzustellen, dass die Zeitkonstanten für alle Modellelemente eingehalten werden. Ein erfolgreicher Kompilierprozess garantiert ein problemloses Zusammenspiel aus Solver und Model.