2022年1月13日

LS Electric、電力調整システム開発にHILを採用

BESS
C-HIL

所要時間 | 5分

本インタビューでは、LS Electricのエンジニアが、モジュラー型スケーラブルエネルギー貯蔵ソリューション（ESS）の制御開発において、Typhoon 導入が複数の制御工学上の課題を解決した経緯について語っています。彼らは15個のPEBB（Power Electronic Building Block）に対する堅牢な制御器設計の構築と、並列動作および通信性能の検証という課題に直面しました。制御開発と検証にTyphoon を活用することで、柔軟な開発・テスト環境により開発期間の短縮と強力な性能検証を実現しました。詳細な経験と解決策については、ブログ記事をご覧ください。

はじめに | LS Electricについて少しお話しいただけますか？

現在、当社は品質保証と革新を基盤とした電力・自動化分野において韓国ナンバーワンの企業です。発電、エネルギー貯蔵、再生可能エネルギー分野での確固たる地位を築くとともに、高電圧直流送電（HVDC）市場へ参入した初の韓国企業でもあります。

LS Electricの「スマートエネルギーの未来を創る」という使命に沿い、スマートエネルギー、電力システム製品、自動化技術の分野でグローバル市場をリードする企業となるべく邁進しています。

LS ELECTRIC_3 — 図1.Typhoon C-HILテーブル試験装置の横に立つLS Electricのエンジニアたち。

応募書類 | どのチームに所属しており、業務の焦点はどのようなものですか？

当社はパワーエレクトロニクス研究開発チームの一員であり、パワーコンバータを専門としています。主な製品はESS（エネルギー貯蔵システム）、無停電電源装置（UPS）、P-STACOMです。

課題 | あなたの業務領域において、通常最も大きな課題は何ですか？

制御 | 現在、我々の取り組みは15台のPEBBを並列運転させるために必要な堅牢な制御装置の開発にあります。このような制御装置の設計・検証においては、高性能コンピューターを使用してもオフラインシミュレーションでの検証に多大な時間を要していました。ここでの課題は、テストを高速化し製品の市場投入までの時間を短縮する方法を見出すことでした。

通信 | コントローラの性能試験に加え、高速かつ信頼性の高い通信検証も必要です。15個のPEBBが効率的に通信し、並列動作で良好に機能するためには、実電力変換器動作試験と同環境での通信試験を提供するテストシステムの選定が課題となります。

認証 | UL1741SA規格では、製品が市場に投入される前に認証取得のために様々な試験を完了することが求められます。試験項目が多岐にわたるため、機能の検証には多大な時間を要し、全ての実験を実施し認証機関の承認を得るには多額の費用がかかります。たった一つの試験に不合格となれば、認証プロセス全体を最初からやり直し、再度費用を支払う必要がある場合があります。

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

制御 | Typhoon ソリューションのマイクロ秒単位のリアルタイム検証を活用し、システムの効率性、信頼性、長寿命化を目的として、複数のPEBB動作に対する高速制御装置の検証を実現しました。Typhoon 内で3レベルIGBTライブラリが既にサポートされていたため、体系的な実装を容易に実施できました。Typhoon シミュレータで最大2基のPEBBを検証可能でした。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台として動作させる（HIL602またはHIL604 6シリーズデバイス）ことで、3基以上のPEBBの検証も達成しました。

LS ELECTRIC_2 — **図2.** Typhoon HIL602シミュレータを用いたLSElectricコントローラの試験装置。

通信 | HILデバイスにより、実際の電力変換器の動作環境とほぼ同等の環境下での通信テストが可能となり、通信性能の検証における信頼性が向上した。

認証 | UL1741SA認証には数百の試験が含まれ、最も重要なものはアンチアイランディング、低電圧・高電圧ライドスルー（LVRTおよびHVRT）、低周波・高周波耐障害性（LFRTおよびHFRT）、ランプレート／ソフトスタート、指定力率、電圧／無効電力モード（Q(V)）、周波数－有効電力（FW）、電圧－有効電力です。複数の系統支援機能の実装と検証にPythonスクリプトによるテスト自動化をTyphoon IDEを活用することで、認証にかかる時間と費用を削減できました。事前認証を内部で実施済みという状態で認証に臨める可能性は、追加コストなしで認証プロセスを確実に通過できるという確信をもたらしました。

結果 | このプロジェクトの主な成果物は何でしたか？

Typhoon が提供するリアルタイム電力電子シミュレーション技術により、最大15個のPEBBブロックを並列運転可能な3レベルトポロジーを適用しました。モジュラースケーラブルプラットフォームの概念により、カスタマイズされた容量選択が可能となり、高度な最適駆動技術が導入されました。各PEBBは独立して運転できるため、システムの柔軟性と適応性が向上し、マスター制御がシステム全体の効率と長寿命化を最適化します。