はじめに
船舶は相互接続された負荷（推進、C4ISR、推進、補助）と分散型エネルギー資源（発電、配電、エネルギー貯蔵）を備えたマイクログリッドであり、制御可能な実体として機能する。これは新しい概念ではない。しかし、海軍艦艇や商船における電化とコンピュータ制御の進展に伴い、その重要性が飛躍的に高まっている概念である。
電力電子設計は負荷および分散型エネルギー資源コンポーネントレベルで複雑である。マイクログリッドを構成するため複数のコンポーネントを相互接続・制御する作業は、サブマイクロ秒単位で発生する多物理現象（電気的、熱力学的、機械的、制御）の相互作用により、桁違いに複雑化する。さらに25～50年に及ぶ耐用年数にわたるライフサイクル要件を加えると、艦船搭載マイクログリッドのシステムエンジニアリングは途方もない問題群となる。
海軍向けに言い換えれば、艦船上でレーザーを発射することが複雑であるならば、相互接続されコンピュータ制御された電気推進艦との戦闘は桁違いに複雑だ。レーザー発射の影響は、照明が暗くなる現象や落雷時のインターネット維持問題に類似している。 未来の艦船との戦闘では、複数の指向性エネルギー兵器や電磁兵器を繰り返し発射し、高出力センサーが空域を「ペイント」し、電気駆動モーターが回避機動を実行する。その間も、火災消火、損傷の隔離、コンピュータネットワークのダウン防止能力を維持しなければならない。艦載マイクログリッドは、短時間に数百回の落雷のような事象を処理しながら安定性を保つ必要がある。
船舶用電力システム設計のためのデジタルツインとハードウェア・イン・ザ・ループ
記述されたようなマイクログリッドプラットフォームを構築し、25～50年の寿命にわたってその稼働準備態勢と能力を維持するには、電力電子部品の絶え間ない修理・交換・アップグレードが必要であり、新たなアプローチと画期的なツールが求められる。デジタルツインがその新たなアプローチであり、Typhoon （ハードウェア・イン・ザ・ループ）技術がゲームチェンジャーとなる。
Typhoon 装置は、海洋マイクログリッド試験ベッドとして構成され、システムおよびサブシステムレベルで必要なマイクログリッド構成要素の相互作用を真のリアルタイムでシミュレートできる唯一の試験・モデリングソリューションを提供します。実用面では、当プラットフォームは500ナノ秒のシミュレーション時間ステップと20ナノ秒のデータサンプリングレートを実現します。 この業界最高水準の性能は、最大128コアの処理能力を備えた専用設計ハードウェアと、この膨大な処理能力を最大限活用するために特別に設計された、垂直統合型で使いやすく完全サポートされたソフトウェアツールチェーンによって実現されています。さらに設計者は、汎用コンポーネントや市販品（COTS）コンポーネントで構成される当社の拡大を続けるデジタルライブラリを活用することで、比類のない分析品質を維持しながら開発を加速できます。
クレジット
著者 | マット・ベイカー
ビジュアル | Typhoon
編集者 | デボラ・サント
