2022年1月13日

LSエレクトリック、パワー・コンディショニング・システム開発にHILを採用

BESS
C-HIL

作者｜デボラ・サント デボラ・サント

読書時間｜5分

このインタビューでは、LS Electric社のエンジニアが、同社のモジュール式スケーラブル蓄電ソリューション（ESS）の制御を開発する際に、Typhoon HILシステムを導入することで、制御エンジニアリングにおけるいくつかの課題をどのように解決したかを語っている。彼らは、並列動作と通信性能の検証を伴う、15個のPEBB用のロバストなコントローラ設計の設定という課題に直面した。制御開発と検証にTyphoon HILを使用することで、柔軟な開発・テスト環境のおかげで、開発期間の短縮と強力な性能検証を達成した。彼らの経験とソリューションの詳細については、ブログをお読みください。

はじめに｜LSエレクトリックについて教えてください。

現在、当社は品質保証と技術革新に基づく電力とオートメーションに関して、韓国でナンバーワンの企業です。当社は発電、エネルギー貯蔵、再生可能エネルギーの分野ですでに確立されており、高圧直流（HVDC）市場にも参入した韓国初の企業です。

LSエレクトリックの使命である'スマートエネルギーの未来化'に沿って、スマートエネルギー、電力システム製品、オートメーション技術の分野で世界市場をリードできる企業になるために努力しています。

LS ELECTRIC_3 — 図1.Typhoon HILシングルデバイスC-HILテーブルテストセットアップの横に立つLS Electricのエンジニア。

応募について｜どのチームに所属し、どのような仕事に重点を置いていますか？

当社はパワーエレクトロニクスの研究開発チームの一員であり、電力変換器に重点を置いています。主な製品はESS、無停電電源装置（UPS）、P-STACOMです。

課題｜通常、あなたの仕事領域で最大の課題は何ですか？

制御｜現在、私たちが取り組んでいるのは、15台のPEBBの並列運転に必要なロバストコントローラーの開発です。このようなコントローラーを設計・検証する場合、高性能コンピューターで作業していても、オフライン・シミュレーションでの検証に多くの時間を要していた。ここでの課題は、テストをスピードアップし、製品の市場投入までの時間を短縮する方法を見つけることだった。

通信｜コントローラの性能テストに加えて、15個のPEBBが並列運転でうまく動作するためには効率的に通信する必要があるため、高速で信頼性の高い通信検証も必要です。実際の電力変換器の動作テストと同じ環境で通信テストを行うテスト・システムを見つけるのは難しいかもしれません。

認証｜UL1741SA規格では、製品を市場に出す前に、認証のためにさまざまな試験を行うことが義務付けられている。テストケースが多いため、機能の検証には多くの時間がかかり、すべての実験を行い認証機関から承認を得るには多額の費用がかかります。たった1つのテストに失敗しただけで、すべての認証を最初からやり直し、またお金を払わなければならなくなることもある。

ソリューション｜これらの課題に対処する上で、Typhoon HILはどのように役立ちましたか？

制御｜Typhoon HILソリューションのマイクロ秒のタイムステップスケールでのリアルタイム検証を使用することで、システムの効率、信頼性、寿命の向上を目的とした複数のPEBB動作の高速コントローラを検証することができました。Typhoon 環境内の3レベルIGBTライブラリに対する既存のサポートにより、システム的な実装が容易になりました。1台のTyphoon HIL602シミュレータで、最大2個のPEBBを検証できました。さらに、複数のリアルタイム・シミュレータを並列化して1つのシミュレータ（HIL602またはHIL604 6シリーズ・デバイス）として動作させることで、3つ以上のPEBBの検証も実現しました。

LS ELECTRIC_2 — **図2.** Typhoon HIL HIL602シミュレータを使用したLS Electricコントローラのテストセットアップ。

通信｜HILデバイスにより、実際の電力変換器の動作とほぼ同じ環境での通信テストが可能となり、通信性能検証の信頼性が向上しました。

認証｜UL1741SA認証には何百ものテストが含まれますが、最も重要なのは、アンチアイランディング、低・高電圧ライドスルー（LVRTとHVRT）、低・高周波ライドスルー（LFRTとHFRT）、ランプレート/ソフトスタート、指定力率、ボルト/Arモード（Q(V)）、周波数-ワット（FW）、ボルト-ワットです。スクリプト化されたPythonテスト自動化を使用して、いくつかのグリッドサポート機能の実装と検証にTyphoon Test IDEを使用することで、認証にかかる時間とコストを削減することができました。すでに社内で事前認証が行われた状態で認証に臨むことができるため、追加コストをかけずに認証プロセスを成功させることができるという確信を得ることができました。

結果｜このプロジェクトの主な成果物は？

Typhoon HILソリューションが提供するリアルタイム・パワーエレクトロニクス・シミュレーション技術により、最大15個のPEBBブロックを並列動作させることができる3レベル・トポロジーを適用した。モジュラースケーラブルプラットフォームのコンセプトにより、カスタマイズされた容量選択が可能になり、高度な最適駆動技術が導入されました。各PEBBは独立して動作させることができ、システムの柔軟性と適応性を向上させる一方、マスター制御がシステム全体の効率と寿命を最適化する。

**図3.**開発された商用製品 - モジュラー・スケーラブル・ストリング・インバーター・システム。

私たちが開発したスマート・パワー・ソリューションは、その結果、強力で、柔軟性があり、信頼性があります。そのモジュール性により、200kVAから3.0MVA容量まで、どのようなサイズのインバーターシステムにも簡単に構成することができます。システムの信頼性と効率に最も貢献しているのは、以下に述べる2つの運転戦略である。

インバーターのインテリジェントサイクルによる寿命の延長｜運転疲労はインバーターの運転時間に基づいて測定される。システムをインバーターの回転ストリングとして運転することで、ファンとコンデンサーの限られた寿命の中で、システム全体の寿命が延びる（図4）。