ベスト・ジャスト・ゴット・ベター
自動車業界や航空宇宙業界ではすでにモデルベースHILテストが採用されていますが、パワーエレクトロニクス業界はキャッチアップしているに過ぎません。朗報は、第4世代HILが、最先端のモーター・ドライブや自動車用パワー・エレクトロニクス・アプリケーションに必要な、これまでにないモデル忠実度を提供することです。
高スイッチング周波数コンバータ、新しいワイドバンドギャップ半導体、新しいトポロジーは、次世代コントローラの必要性を煽り、シミュレーションのタイムステップをこれまで以上に小さくし、ゲート駆動のサンプリング時間を高速化し、ループバックレイテンシを小さくし、モデルの忠実度（非線形性、空間高調波などを含む）を高めるHILテストを要求しています。
HILテストにおいて最も要求の厳しいパワーエレクトロニクス・アプリケーションは、電気自動車（EV）分野、すなわち高性能モーター駆動とバッテリー充電器の2つであろう。このようなアプリケーションでは、リアルタイム・シミュレーションの忠実性が大きな課題となります。これは特に、高周波数で電力伝送が行われるスイッチング周波数の高いDC-DCコンバータ・アプリケーション（デュアル・アクティブ・ブリッジ（DAB）など）に当てはまります。この種の実用的なアプリケーションでは、時間分解能を向上させる方法を採用しても、500nsのシミュレーション・ステップでは十分ではなく、シミュレーション誤差が法外に大きくなります。
超高忠実度のスーパーチャージ。
この課題に対する当社の回答が第4世代HILデバイスであるHIL404で、これまでで最速のHILマシンです。入力サンプリング分解能3.5ナノ秒と組み合わせることで、シミュレーション時間ステップを200ナノ秒まで短縮することができ、高忠実度のリアルタイム・シミュレーションをまったく新しい次元に押し上げます。
HIL404の利点を説明するために、デュアル・アクティブ・ブリッジ（DAB）アプリケーションについて、HIL402とHIL404の相対的な電力誤差の比較解析を行いました。このモデルは、100 kHz、デッドタイム50 nsでスイッチングする外部オープンループコントローラによって制御されます。電力伝達を測定し、所定の位相シフトに対する解析モデルと比較しました。誤差の主な原因は、シミュレータの時間分解能が限られていることです。ここでは、HIL404が提供する2.5倍小さいシミュレーション時間ステップと高い周波数サンプリングの利点を明確に見ることができます。
先進の電気機械モデル。ワンクリックで。
しかし、HIL404は、超高周波アプリケーション用にチューニングされたHIL402を高速化しただけではありません。HIL404は、産業グレードの6シリーズ・デバイスの多くの先進機能を4シリーズに取り入れたデバイスです：
- 非線形機械モデリング；
- 正確なリアルタイム・コンバーター電力損失計算
- CAN、RS232、USB 3.0、ETHプロトコルをすぐにサポートし、デバイスのパラレリングをサポートするなど、接続性を拡張。
実際、HIL 404は、JMAGの有限要素モデル（FEM）から直接得られた高忠実度のJMAG-RT電動機モデルの直接インポートをサポートしています。ワンクリックで、非線形で空間的に変化するインダクタンスFEM由来のモデルが、これまでにない忠実さでリアルタイムに実行されます。
さらに、HIL404は、パワー半導体のスイッチング損失と伝導損失を、データシートのルックアップテーブルからワンクリックで直接インポートできます。高忠実で正確な熱モデルをリアルタイムで実行することが、かつてないほど簡単になりました。
HIL404は、既存のTyphoon HILソリューションの超高忠実度と使いやすさを活用し、さらなる高速化を実現することで、HILテスト手法を新たな高周波電力変換アプリケーションに真に適用できるようにします。
クレジット
著者 ｜ドゥサン・マジストロヴィッチ
ビジュアル ｜Typhoon HIL
編集 ｜デボラ・サント
