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・イタジャイバレー大学（UNIVALI– バルネアリオカンボリウキャンパス）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 チャレンジ」が実施され、学生チームとプロフェッショナルチームが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的な課題に取り組んだ。 モデルベースドエンジニアリング（MBE）の実践的導入を促進する本チャレンジでは、参加者に以下の統合による革新的ソリューションの開発・検証・実証を求めました： 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ワークフローの基盤要素として統合し、革新的なソリューションを開発・検証・実証する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、実証動画が含まれており、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ことを浮き彫りにした。
優勝作品および最終選考作品
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ましたが、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ました。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即したベストプラクティスを体現するものでした。
優勝チームは、現実的な動作条件下におけるシステムレベルの検証と制御器の挙動に焦点を当て、強力な産業的視点を示した。彼らのソリューションは、 TyphoonSim で開発された設定可能なシミュレーションを提示し、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を実現した。 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）制御器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）を介して同期される。 C言語で実装された専用グリッド基準発生器（GridRefGen）を使用し、IEC 61000-4-11適合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精密に生成した。 シミュレーションは、Typhoon HIL600シミュレータ、AC電源、およびサプライヤーの太陽光発電シミュレータを用いてP-HILシステムに拡張された。TyphoonSimulatorで開発されたGridRefGenは TyphoonSim はSUPPLIER社のパワーアンプ制御に活用された。TyphoonTest を用いた自動試験プラットフォームとレポート生成機能を開発。この手法により産業規格適合性評価の高再現性が確保され、産業現場と研究環境の双方に適応可能である。
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、特に負荷変動の選択的補償を実現するためCPTと位相ロックループ（PLL）を組み合わせた。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ものである。
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）制御を備え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。
中核的な課題はオフラインモデリングに焦点を当てていたが TyphoonSimにおいてオフラインモデリングに焦点を当てていたのに対し、このチームはリアルタイムシミュレーションへの拡張により卓越した成果を達成しました。 彼らは物理的なPPCを検証するため、Typhoon IL606デバイスを用いた高度なコントローラハードウェアインザループ（C-HIL）システムを実装した。Modbus TCP/IP通信を統合し、動的応答をPSCADベンチマークと比較することで、実世界の系統条件下において、モデルが正確な有効電力・無効電力の基準値追従と規制準拠を保証することを実証した。
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 環境に完全に統合された自動制御器設計手法を発表した。提案手法はオフラインデータ駆動最適化フレームワークに基づき、粒子群最適化（PSO）を用いて時間加重二乗誤差積分（ITSE）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でき、最適化された閉ループ性能とアルファ-ベータ参照座標系における正確な電流追従を実現する。設計ループ全体はPythonとTyphoon IDEを用いて実装され、制御器設計におけるHILベースの自動化を重視している。
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ている。
学び、革新、そして協働のためのプラットフォーム
ランキングを超え、Typhoon は協働学習プラットフォームとしての役割を果たした。参加者は産業用グレードのツールを用いた実践的経験を積み、実験を通じて理論的知識を強化し、HILワークフローが学術的概念を実用可能なソリューションへ変換する過程を探求した。提出作品の多様性と成熟度は、現代のパワーエレクトロニクス工学におけるデジタルツイン、リアルタイムシミュレーション、自動検証の役割が拡大していることを裏付けている。
Typhoon 、産業チャレンジを共同主催してくださったJoão Manoel Lenz教授、SEPOC 総合議長であるJosé Renes Pinheiro 教授、SEPOC 共同議長であるMauricio de Campos 教授、そしてこのチャレンジを主催してくださった SEPOC 組織委員会全員に心からの感謝を捧げます。 また、参加チームの皆様のご貢献にも感謝申し上げます。評価委員会のデニザール・マーティンズ教授、ウンベルト・ピニェイロ教授、ムリーロ・アルメイダ氏、イヴァン・セラノヴィッチ博士にも深く感謝いたします。SEPOC 2025 で披露された創造性と卓越した技術力は、デジタル電力および制御工学の未来を強く予感させるものでした。
