はじめに
Steven VanWerkhovenは、シュナイダーエレクトリックのソフトウェア開発ディレクターです。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、ライフサイクルメンテナンスの全チーム、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に搭載されるすべてを開発するチームを統括している。
課題 ｜ハイブリッド・インバータ・メーカーがインバータの開発、試験、検証、認証を行う際に直面する主な課題とは？
ハイブリッド・インバータの設計と試験には、特にこれらのインバータが世界中で販売されるように設計されている場合、多くの課題があります。地域のグリッドコード要件（UL 1741 SA、PREPAなど）に従い、さまざまなグリッド外乱を処理する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。
私たちは、インバーターの新しい制御アルゴリズムという形で、継続的に新しい機能を開発したり、既存の機能を拡張したりしています。これは、継続的に作業するソフトウェア開発者の大規模なチームによって処理されるため、必要なのは、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です。テストされていないソフトウェアで6か月も仕事をしたくないでしょう。
以前は、インバーター制御のテストには、電力ラボで実際のインバーターを使ったテストが必要だった。これは、実際のインバータ・プロトタイプを入手し、ラボのセットアップに組み立てるまでの長いリードタイムを意味します。今日のパワー・コンバータがより複雑になるにつれて、このようなラボのセットアップのコストと複雑さは指数関数的に上昇します。さらに、電力ラボの機器を操作してテストを実行するには、多くの人手と時間がかかる。私たちは、制御ソフトウェアのテストをスピードアップし、市場投入までの時間を短縮する、堅牢で広範なHILテストフレームワークに対する大きなニーズを持っていました。
HILテスト｜あなたのHILセットアップはどのようなものですか？
Typhoon HILは、当社のC-HIL（Controller-Hardware-In-The-Loop）プラットフォームの中核をなすもので、例えば、ACグリッドはHIL内でシミュレーションされます。ACグリッドのモデルを完全に制御できるため、低電圧ライドスルー（LVRT）やアンチアイランディング・イベントなど、どのような擾乱もシミュレートできます。現場で実際に測定した電圧波形をTyphoon HILで実行することで、インバーターがその電圧波形にどのように反応するかを見ることができます。その結果、トラブルシューティングの時間が劇的に短縮されます。これを電力ラボでやろうとすると、非常に複雑でコストがかかる。
当初の主な疑問は、モデルの精度はどの程度なのか、どの程度信頼できるのか、どの程度有用なのか、というものだった。HILを使い始めたとき、私たちは自分たちでこれらの質問に答えなければなりませんでした。そこで、ラボとHILで同じテストケースを行い、モデルを検証しました。定常状態での誤差は1％以下、高速遷移の動的テストケースでは誤差が5％以下と、実によく一致していることがわかりました。
テストと事前認証は、Typhoon HILのC-HIL（Controller Hardware-in-the-Loop）テスト・ソリューションの導入が最も役立った点です。テスト自動化によって開発時間とテスト時間が劇的に短縮され、幅広いテストシナリオによって、常に自信を持って認証に臨むことができました。
Steven VanWerkhoven
ソフトウェア開発ディレクター
Schneider Electric
HILオートメーション｜インバータ制御ソフトウェアのアップデートをテストするためのオートメーション手順をどのように設定しましたか？
Pythonのテストフレームワークを使えば、TyphoonHIL APIを使って、Jenkinsを通じてテストスイートを起動させることができる。私たちが開発しているすべてのテストケースは、自動的に完全なリグレッション・テスト・スイートに追加される。毎週金曜日の夕方、システムは自動的に起動します。私たちのソフトウェア・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ー・ボードに載せ、週末中、すべてのパラメーター・セットを実行します。
しかし、新しいコードがリポジトリにコミットされるたびに、私たちは制御ソフトウェアを動作条件とコーナーケースのサブセットを通して実行します。これにより、開発中の新機能は常に可能な限り早くテストされることになる。
HILのメリット｜HILを導入することで、作業や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プラットフォームを持つ利点は、開発者がコードをプッシュすると、システムが自動的に新機能の品質テストを毎日リアルタイムで実行することです。また、HILテスト環境では、実際のコントローラーボードにコンパイルされた実際の制御のコードを最初からテストすることができます。これは当社にとって、ラボテスト、認証、ソフトウェアリリースにいつでも対応できることを意味します。お客様にとっては、私たちが開発している最新のソフトウェアは常に完全にテストされているため、製品がすべてのテストケースに合格するという保証になります。HILのもう一つの利点は、何千ものテストケースをカバーして、基本的にどんなコーナーケースでもテストできることです。研究室ではできないような現場でのシミュレーションも可能です。HILテストは、製品の信頼性を保証します。
HILの結果は、多くの場合、認証にも十分でした。認証機関が当社のHILプラットフォームからのテスト結果を受け入れたのは、当社のプラットフォーム全体がラボの結果に対して検証・妥当性確認されており、精度が許容範囲内であることを証明したからです。
クレジット
Text｜DeboraSanto, Sergio Costa, Ivan Celanovic
Visuals｜Karl Mickei, Debora Santo
Editor｜Debora Santo
Disclaimer｜ このブログは、Building a Better Microgrid Industry Spotlight ビデオシリーズのために、Typhoon HILがシュナイダーエレクトリックに行ったインタビューに基づいています。
