はじめに
スティーブン・ヴァンウェルクホーヴェンはシュナイダーエレクトリックのソフトウェア開発部長である。彼はパワーエレクトロニクス制御、ファームウェア、ソフトウェア開発およびライフサイクル保守の全チームを統括している。つまり、シュナイダーエレクトリックのハイブリッド住宅用インバーター内部に組み込まれる全てのものを開発するチームを率いているのである。
課題 | ハイブリッドインバーターメーカーがインバーターの開発、試験、検証、認証において直面する主な課題は何ですか？
ハイブリッドインバーターの設計と試験には多くの課題があり、特にこれらのインバーターを世界中で販売することを想定して設計する場合に顕著です。現地のグリッドコード要件（例：UL 1741 SA、PREPA）に準拠し、様々なグリッド障害に対処するための制御アルゴリズムを開発する必要があります。そのため、試験、グリッドコード準拠性の検証、事前認証には膨大な開発時間とコストがかかります。
当社はインバータ向けに新たな制御アルゴリズムとして、新機能の開発と既存機能の拡張を継続的に行っています。これは大規模なソフトウェア開発チームが絶え間なく取り組んでいるため、コード変更をコミットするたびにチェックを実行できるシステムが必要です。テストされていないソフトウェアで6か月分の作業を無駄にしたくはないでしょう。
以前は、インバータ制御のテストには実機を用いた電力実験室での検証が必要でした。これにより、実際のインバータ試作機を入手し実験装置に組み込むまでのリードタイムが長期化していました。現代の電力変換装置が複雑化するにつれ、こうした実験装置のコストと複雑さは指数関数的に増加しています。 さらに、電力実験室の機器操作と試験実施には多大な人的リソースと時間を要し、1日あたり最大でも5～10件の試験しか実施できませんでした。制御ソフトウェアの試験を加速し、市場投入までの時間を短縮する、堅牢かつ包括的なHIL試験フレームワークが強く求められていました。
HILテスト| あなたのHIL環境はどのような構成で、何をテストしていますか？
Typhoon 、当社のコントローラ・ハードウェア・イン・ザ・ループ（C-HIL）プラットフォームの中核です。例えば、交流グリッドはその内部でシミュレートされます。交流グリッドモデルを完全に制御できるため、低電圧ライドスルー（LVRT）や孤立防止イベントなど、任意の妨害をシミュレートできます。 現場で実際に計測した電圧波形をTyphoon に取り込み実行することで、インバータがそれらの正確な電圧波形にどう反応するかを確認できます。これによりトラブルシューティング時間が劇的に短縮されます。電力実験室で同様の検証を試みる場合、非常に複雑でコストがかさむでしょう。
当初、主な疑問点は以下の通りでした：モデルの精度はどれほどか、どの程度信頼できるか、有用性はどうか？HIL導入当初、我々自身がこれらの疑問に答えなければなりませんでした。そこで、モデル検証のため実験室とHIL環境で同一のテストケースを実施しました。その結果、定常状態では誤差1%未満、高速遷移動的テストケースでも誤差5%以内という極めて良好な一致が確認されました。
テストおよび事前認証において、Typhoon コントローラハードウェア・イン・ザ・ループ（C-HIL）テストソリューションの導入が最も効果を発揮しました：テスト自動化により開発・テスト時間を大幅に短縮し、広範なテストシナリオの検証により、常に完全な自信を持って認証プロセスに臨むことが可能となりました。
スティーブン・ヴァンウェルクホーヴェン
ソフトウェア開発部長
シュナイダーエレクトリック
HILオートメーション| インバータ制御ソフトウェア更新のテスト用自動化手順はどのように設定しましたか？
Python テストフレームワークを使用すると、TyphoonHIL APIを使用して、Jenkins を通じてテストスイートをトリガーすることができます。開発中のすべてのテストケースは、自動的に完全な回帰テストスイートに追加されます。おそらく、毎週末、何千ものテストケースを実行しているでしょう。 毎週金曜日の夕方、システムは自動的に起動します。ソフトウェアプログラムから最新のビルドを取得し、それをコントローラボードに配置して、週末を通してすべてのパラメータセットを実行します。そのため、月曜日の朝に出社すると、テスト結果を確認することができます。
ただし、新しいコードがリポジトリにコミットされるたびに、制御ソフトウェアを動作条件の一部と極端なケース（いわゆる「健全性テストスイート」）で実行します。さらに毎晩、より大規模なケースセットも実行しています。これにより、開発中の新機能は常に可能な限り早期にテストされることが保証されます。
HILのメリット| HILの導入により、業務と製品の信頼性はどのように向上しましたか？
自動化されたHILプラットフォームの利点は、開発者がコードをプッシュするたびに、システムが毎日リアルタイムで新機能の品質テストを自動的に実行することです。また、HILテスト環境により、実際の制御装置のコードを実際のコントローラボードにコンパイルした状態で、最初からテストできます。これにより、ラボテスト、認証、ソフトウェアリリースにいつでも移行できる状態が整います。 お客様にとっては、開発中の最新ソフトウェアが常に完全にテスト済みであるため、製品が全てのテストケースを通過する保証となります。HILのもう一つの利点は、数千のテストケースを網羅し、基本的にあらゆる極端なケースをテストできることです。実験室では再現すら不可能な実環境での動作をシミュレート可能です。HIL Tested 、製品の信頼性をHIL Tested 。
HILの結果も多くのケースで認証に十分でした。認証機関は当社のHILプラットフォームからの試験結果を受け入れました。これはプラットフォーム全体が実験室結果に対して検証・妥当性確認済みであり、精度が許容範囲内に収まっていることを証明したためです。
クレジット
テキスト| デボラ・サント、セルジオ・コスタ、イヴァン・セラノビッチ
ビジュアル | カール・ミッケイ、デボラ・サント
編集 | デボラ・サント
免責事項 | 本ブログは、Typhoon シュナイダーエレクトリックと共同で制作した「Building a Better Microgrid Industry Spotlight」ビデオシリーズのためのインタビューに基づいています。
