Typhoon HILを用いた電力変換器のラピッド・コントロール・プロトタイピング

電力変換システム（PCS）の開発では、簡略化されたシミュレーションから複雑な実世界システムへの移行時に重大な課題が生じる。オフラインシミュレーションのみで開発・検証された制御アルゴリズムは、物理ハードウェアに実装すると期待通りの性能を発揮しない可能性がある。さらに、開発段階から実時間デプロイメントへのコード変更は、物理プロトタイプにおいて不安定性、遅延、または不正確な応答を引き起こす恐れがある。 最終ハードウェアが利用可能になる前に制御戦略のリアルタイムテストと検証を実施することで、早期のエラー検出と広範なテストが可能となり、開発時間とコストを削減しながら製品品質を向上させることができる。

本ホワイトペーパーでは、カタルーニャエネルギー研究所（IREC）がH2020 HYBRISプロジェクトにおいて実施したラピッド・コントロール・プロトタイピング（RCP）の適用について、その機能概要を解説します。本プロジェクトでは、HIL404リアルタイムシミュレータが電力変換システムのコントローラとして機能しています。 設計初期段階では、Typhoon HIL Control Center パワーステージと制御ループの両方を Model-in-the-Loop（MIL）構成でモデルControl Center 、HIL404上でリアルタイムに実行Control Center 。この構成により、ハードウェアおよびソフトウェアの側面について、プロトタイプ作成前の検証が可能となります。RCPの手法に従い、制御ステージはHIL404上にプロトタイプコントローラとして実装されたまま、電力変換器のプロトタイプが開発されます。

Typhoon HIL 解像度アナログ入力と内蔵のPWM変調機能により、センサー測定値が正確に取得され、物理的なPCSプロトタイプ上のMOSFETゲートドライバが効果的に制御されます。その結果、PCS制御戦略のテストにかかる開発リスクと時間を大幅に削減するラピッド・コントロール・プロトタイピング手法が実現します。

HYBRIS：先進グリッドおよびメーター後方システム分野向けHYbrisバッテリーエネルギー貯蔵システムは、欧州委員会H2020プログラムより助成金契約番号96365に基づき資金提供を受けています。