Typhoon を用いた電力変換器向け高速制御プロトタイピング

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高速制御プロトタイピング（RCP）を適用した機能概要を説明する。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制御器として機能する。 初期設計段階では、Typhoon Control Center HIL404上でリアルタイムに動作するModel-in-the-Loop（MIL）構成で電力段と制御ループの両方をモデル化Control Center 。この設定により、ハードウェアとソフトウェアの両面におけるプロトタイプ前の検証が可能となります。RCP手法に従い、電力変換器のプロトタイプを開発する一方で、制御段はプロトタイプコントローラとしてHIL404上に実装されたまま維持されます。

Typhoon シミュレータの高解像度アナログ入力と内蔵PWM変調機能により、物理PCSプロトタイプ上でセンサー測定値を正確に取得し、MOSFETゲートドライバを効果的に制御します。これにより、PCS制御戦略のテストにおける開発リスクと所要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。