実世界の課題を通じたモデルベースエンジニアリングの推進
ブラジルのイタジャイ・バレー大学（UNIVALI– バルネアリオ・カンボリウ校）で開催された第17回パワーエレクトロニクス・制御セミナー（SEPOC 2025）において、「Typhoon HIL Challenge」が開催され、学生チームと専門家チームが一堂に会し、パワーエレクトロニクス、制御、デジタルエネルギーシステムにおける現実の課題に取り組みました。 モデルベースエンジニアリング（MBE）の実践的な導入を促進することを目的としたこのチャレンジでは、参加者に以下の統合を通じて革新的なソリューションの開発、検証、実証が求められました TyphoonSim （オフラインシミュレーション）とハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）シミュレーションを産業グレードのワークフローの基盤として統合し、革新的なソリューションの開発、検証、実証を行うよう参加者に求めました。
反響は極めて大きかった。大学や産業界のチームから提出された包括的な成果物には、技術ホワイトペーパー（拡張要旨）、シミュレーションモデル、実証動画が含まれ、仮想試験環境が開発を加速させつつ信頼性と安全性を向上させる方法を示した。これらのソリューションは総合的に、再生可能エネルギー統合、電力品質制御、スマートグリッド、電動化輸送といった主要な応用分野に対応していた。
競争範囲と評価
参加者は、技術的深さ、システムモデリングの精度、TyphoonSimを用いた制御性能について評価された。HILベースの検証の戦略的活用は、補足ポイントとして最終評価に組み込まれた。現実的なシステム挙動、故障処理、およびシミュレーションと制御技術の橋渡し能力に重点が置かれた。 本課題は、物理プロトタイプが利用可能になるはるか以前に、シミュレーションベースのテストプラットフォームが迅速な反復、安全な故障テスト、および初期段階での検証を可能にする点を浮き彫りにした。
受賞およびファイナリストソリューション
第1位 | サプライヤー
サプライヤーチーム（サンタカタリーナ州立大学ジョインヴィリ校代表）は、産業的意義が強く体系的なシステムレベル検証を実証したソリューションで優勝を果たした。本課題は TyphoonSim を用いたオフラインシミュレーションを基盤としていたが、チームはリアルタイムシミュレーション環境への拡張により競争優位性を確立した。制御テストとモデルベースエンジニアリングの効果的な適用が際立った本提案は、現代的なデジタルパワー開発に合致したベストプラクティスを体現している。
優勝チームは、現実的な運転条件下におけるシステムレベルの検証とコントローラの挙動に焦点を当て、産業的な視点に立脚した提案を行いました。彼らのソリューションは、 TyphoonSim を用いて開発された、IEC 61000-4-11規格で規定された条件下での系統連系インバータの試験用シミュレーションである。 開発されたシミュレーションは、LCLフィルタと比例共振（PR）コントローラを備えたハーフブリッジ構成の系統連系インバータで構成され、2次一般化積分器－周波数ロックループ（SOGI-FLL）を介して同期されています。 C言語で実装された専用のグリッド基準発生器（GridRefGen）を使用し、IEC 61000-4-11 準拠試験に必要な電圧ディップおよび変動妨害プロファイルを正確に生成した。 シミュレーションは、Typhoon HILHIL600シミュレータ、AC電源、およびSUPPLIER社の太陽光発電シミュレータを用いて、P-HILシステムへと拡張された。 TyphoonSim で開発されたGridRefGenは、SUPPLIER製パワーアンプの制御に使用される。TyphoonTest を用いて、レポート生成機能を備えた自動試験プラットフォームが開発された。このアプローチにより、産業用適合基準の評価において高い再現性が確保され、産業環境および研究環境の両方に適している。
第二位 | G2パワー
サンタカタリーナ連邦大学（UFSC – ブルメナウキャンパス）およびサンパウロ州立大学（UNESP）に所属するG2 Powerは、多機能系統連系インバータ（MFGTI）向けタイプIIデジタル電流制御器に焦点を当てた堅牢なソリューションを発表した。彼らの研究は、 TyphoonSim オフラインシミュレーションを用いて保守的電力理論（CPT）に基づく電流分解を解析し、多様な動作モード下での追従性能を検証する手法を実証した。
本提案は、広範な動作領域にわたる高度な制御検証に焦点を当て、特にCPTと位相同期ループ（PLL）を組み合わせて負荷外乱の選択的補償を実現した。彼らの研究は、シミュレーションが有効電力注入、無効電力補償、高調波抑制の再現性ある試験を可能にしつつ、タイプII積分単相アルゴリズムとプラント挙動の密接な整合性を維持する方法を示した。 本ソリューションは、分散型エネルギー資源（DER）統合における堅牢性、拡張性、構造化された検証に明確な焦点を当てたことを実証した。
第3位 | GESEP-UFJF
GESEP-UFJFチームは、ジュイス・デ・フォーラ連邦大学（UFJF）の代表者を含む電力電子・電力システム研究開発センター（GESEP）のメンバーを擁し、発電所制御装置（PPC）最適化のための汎用グリッド追従インバータフレームワークを中心とした技術的に厳密なソリューションを提供した。 彼らのアプローチは、低電圧・高電圧ライドスルー（LVRT/HVRT）機能を活用し、障害発生時の系統安定性を確保することで、リアルタイムフィードバックと故障対応検証の重要性を強調した。同期座標系（dq）制御を用いた集約平均インバータモデルを採用することで、チームはオフラインシミュレーションの高速化と精密な制御ゲイン調整を実現した。
主な課題は、 TyphoonSim、このチームは研究の範囲をリアルタイムシミュレーションにまで拡大することで、卓越した成果を上げました。Typhoon HILを使用して高度なコントローラ・ハードウェア・イン・ザ・ループ（C-HIL）環境を構築し、物理的なPPCの検証を行いました。Modbus TCP/IP通信を統合し、動的応答をPSCADのベンチマークと比較することで、彼らのモデルが実世界の送電網条件下において、正確な有効電力および無効電力の参照値追従と規制要件への準拠を確実に実現することを実証しました。
準優勝者 | SmartPQC & LAFAE
サンタマリア連邦大学（UFSM）のチームSmartPQCと、リオデジャネイロ連邦大学（UFRJ）およびリオデジャネイロ州立大学（UERJ）のメンバーで構成されるチームLAFAEは、電力品質、系統連系、適応制御の課題に取り組むソリューションにより、準優勝ファイナリストとして表彰されました。 両チームはシミュレーション駆動設計を効果的に活用し、デジタル検証環境がよりスマートで強靭な電力システムを支える有力な事例を示した。
SmartPQCチームは、Typhoon HIL 完全に統合された自動制御器設計手法を発表した。提案されたアプローチは、オフラインのデータ駆動型最適化フレームワークに基づいており、その中で粒子群最適化（PSO）が時間加重二乗誤差積分（ITSE）のコスト関数を最小化する。 この手順により、一般的な有理離散時間制御器 Gc(z) のパラメータを体系的に調整することが可能となり、その結果、最適化された閉ループ性能と、アルファ・ベータ参照系における正確な電流追従が実現される。設計ループ全体は Python と Typhoon Test IDE を用いて実装されており、制御器設計における HIL ベースの自動化が重視されている。
LAFAEチームは、チャタリングを低減し動的性能を向上させるため、VHILシミュレーションによる自動SMCパラメータ化手法を提案した。ハイブリッドリーチング法則を活用し、三相サイリスタ整流器における定常時間と直流電圧リップルを最小化する。性能指標は TyphoonSim を用いて検証され、堅牢なスイッチング安定性が確保された。
学び、革新、そして協働のためのプラットフォーム
順位付けを超えて、「Typhoon HIL Challenge」は共同学習の場としての役割を果たしました。参加者は産業用グレードのツールを実際に操作する経験を積み、実験を通じて理論的な知識を定着させ、HILワークフローがどのように学術的な概念を実用可能なソリューションへと変換するかを探求しました。提出された成果物の多様性と完成度の高さは、現代のパワーエレクトロニクス工学において、デジタルツイン、リアルタイムシミュレーション、および自動検証が果たす役割がますます重要になっていることを浮き彫りにしました。
Typhoon HIL 、本「インダストリアル・チャレンジ」を共同で主催してくださったジョアン・マノエル・レンツ教授、SEPOCの総合議長であるホセ・レネス・ピニェイロ教授、SEPOCの共同総合議長であるマウリシオ・デ・カンポス教授、そして本チャレンジを主催してくださったSEPOC組織委員会の皆様に、心より感謝Typhoon HIL 。 また、参加チームの皆様の素晴らしい貢献に感謝申し上げます。審査委員会のデニザール・マルティンス教授、ウンベルト・ピニェイロ教授、ムリーロ・アルメイダ氏、そしてイヴァン・セラノヴィッチ博士に心より御礼を申し上げます。SEPOC 2025で示された創造性と卓越した技術力は、デジタル電力・制御工学の未来を強く予感させるものでした。
