• Redefinição de ultra-high fidelity.
  • Passo de simulação de 200 ns.
  • Taxa de amostragem das entradas digitais de 3,5 ns.
  • O mais preciso conversor DAB (Dual-active bridge) operando a uma frequência de 100 kHz.
  • Importação de modelos de máquinas elétricas baseadas em método de elementos finitos a partir do software JMAG-RT FEM.
  • Conectividade HIL expandida: USB3.0, Ethernet, Gb/s serial link, JTAG, Entradas e saídas de propósito geral (GPIO)

Enquanto as indústrias automotivas e aeroespaciais já têm adotado testes baseados em modelo com Hardware in the Loop (HIL), a indústria de eletrônica de potência tenta agora recuperar o tempo perdido. A boa notícia é que a quarta geração de HIL traz modelos com fidelidade sem precedentes para as mais avançadas aplicações automotivas e de acionamento de motores.

Conversores com elevada frequência de comutação, novos semicondutores de banda larga e novas topologias elevam a necessidade por uma nova geração de controladores que demandam passos de cálculo cada vez menores em testes com HIL; taxas de amostragem no acionamento de semicondutores mais rápidas; menor latência de loopback e maior fidelidade na representação dos modelos (incluindo não-linearidades, harmônicas espaciais, entre outros).

Provavelmente, as duas aplicações de eletrônica de potência mais exigentes para testes com HIL são relacionadas à area de veículos elétricos: Acionamento de motores de alto desempenho e carregadores de bateria. Tais aplicações trazem um desafio significante para a fidelidade em simulações em tempo real. Isto é especialmente verdade para aplicações de conversores CC-CC, como o Dual Active Bridge (DAB), nos quais a transferência de potência é realizada em alta frequência. Para algumas aplicações práticas desse tipo, até mesmo quando métodos de aprimoramento de resolução de tempo são empregados, um passo de cálculo de 500 ns ainda não é suficientemente baixo e pode levar a erros de simulação proibitivos.

Excelente e altíssima fidelidade.

Nossa resposta a esse desafio é a quarta geração de dispositivos HIL: o dispositivo HIL404, o nosso equipamento mais rápido até o momento. Com sua capacidade de atingir passos de cálculo de até 200 ns, combinado com sua taxa de amostragem das entradas digitais de 3,5 ns, trazemos a simulação em tempo real de alta fidelidade é levada a uma dimensão completamente nova.

Para ilustrar alguns dos benefícios do HIL404, fizemos uma análise comparativa entre o erro no estágio de potência no HIL 402 e no HIL404 para uma aplicação com um conversor DAB. O modelo é controlado por um controlador externo em malha aberta com uma frequência de comutação de 100 kHz e um tempo morto de 50 ns. A transferência de potência é medida e comparada com um modelo analítico para um determinado deslocamento de fase, onde o erro é primariamente causado pela limitada resolução de tempo do simulador. Aqui, é possível notar claramente os benefícios do passo de cálculo da simulação 2,5 vezes menor e a maior frequência de amostragem disponibilizada pelo HIL404.

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Modelos avançados de máquinas elétricas a um clique de distância.

Contudo, o HIL404 é muito mais do que apenas um HIL 402 mais rápido e ajustado para aplicações de alta frequência. É, também, um dispositivo que traz muitas das características avançadas de nossa linha industrial da série-6 para os da série-4, tais como:

  • Modelos não-lineares de máquinas elétrica;

  • Simulação precisa de perdas em conversores em tempo real; e

  • Conectividade extendida com suporte para protocolos CAN, RS232, USB 3.0, protocolos ETH prontos para uso, incluindo suporte para paralelização de dispositivo.

De fato, o HIL404 suporta a importação direta de modelos de motores elétricos JMAG-RT de alta fidelidade obtidos a partir de modelos de elementos finitos (FEM) da JMAG. Com um clique, modelos derivados de FEM com indutância não-linear e variação espacial são simulados em tempo real com fidelidade sem precendentes.

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Além disso, o HIL404 permite importar com um clique dados de perdas por comutação e por condução em semicondutores diretamente de look-up tables presentes em datasheets de semicondutores. Nunca foi tão fácil simular modelos térmicos de alta fidelidade e com precisão em tempo real.

Alavancando a altíssima fidelidade e a facilidade de uso das soluções ofereceidas pela Typhoon HIL, e, ao trazer uma maior velocidade de simulação, o HIL404 faz com que a metodologia de testes com HIL seja seja relevante para os tipos mais emergentes de conversão de energia em alta frequência.

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