Typhoon HILによるパワーコンバータ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）の開発には、単純化されたシミュレーションから複雑な実システムに移行する際に大きな課題が伴います。純粋にオフラインシミュレーションで開発されテストされた制御アルゴリズムは、物理的なハードウェアに実装されたときに期待通りに動作しないことがあります。さらに、開発からリアルタイム展開へのコード変更は、物理プロトタイプの不安定性、遅延、不正確な応答を引き起こす可能性があります。最終的なハードウェアが利用可能になる前に、制御ストラテジーのリアルタイムテストと検証を行うことで、早期のエラー検出と広範なテストが可能になり、製品の品質を向上させながら、開発時間とコストを削減することができます。

このホワイトペーパーでは、H2020 HYBRISプロジェクトにおけるカタルーニャ・エネルギー研究所（IREC）のラピッド・コントロール・プロトタイピング（RCP）アプリケーションの機能概要を説明します。このプロジェクトでは、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ます。設計の初期段階では、Typhoon HIL Control Centerを使用して、HIL404上でリアルタイムに動作するMIL（Model-in-the-Loop）構成で、パワーステージと制御ループの両方をモデル化します。このセットアップにより、ハードウェアおよびソフトウェア面の試作前検証が可能になります。RCP手法に従って、パワー・コンバータのプロトタイプが開発される一方で、制御ステージはプロトタイプ・コントローラとしてHIL404に実装されたままです。

Typhoon HILシミュレータの高分解能アナログ入力と内蔵のPWM変調機能により、センサの測定値を正確に取得し、物理的なPCSプロトタイプ上でMOSFETゲートドライバを効果的に制御できます。その結果、PCS制御ストラテジーをテストするための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した。

HYBRIS: HYbris Battery energy stoRage systems for applications in advanced grid and behind-the-meter Systems（ハイブリス・バッテリー・エネルギー・ストレージ・システム、先進グリッドおよびビハインド・ザ・メーター・システム分野向け）は、欧州委員会H2020プログラムより、無償資金協力契約番号96365の資金提供を受けた。