ハードウェアインザループ(边境)テストはシステムハードウェアを必要とせずに組み込みコードのテストを開始できるリアルタイムシミュレーションです。これにより,開発中のコードが仕様の範囲内で動作しない場合に,ハードウェアに損傷を与えるおそれのある異常や障害状態をテストできます。パワーエレクトロニクス制御システムは,電気ベースの輸送および再生可能エネルギーシステムに不可欠な要素です。ハードウェア損傷のリスクにより,過度状態の全範囲にわたってシステムを実行できないため,プロトタイプをテストしてこれらの制御システムの組み込みコードを検証することは困難です。

ハードウェアインザループシミュレーションのパフォーマンスは,モデリングする電気システムのダイナミクスの複雑度と,使用しているリアルタイムコンピューターのハードウェアの両方に依存します。例えば,モーター駆動インバーターのパワーエレクトロニクスのスイッチング動作をモデル化する方法を選択できます。スイッチング周期全体の電圧を平均化し,すばやく計算して必要なダイナミクスを提供する平均値インバーターモデルを使用できます。また,パワーエレクトロニクスコンポーネントによって注入される高調波の影響を理解するには,それらのオン・オフ動作を含めて,ハードウェアインザループコンピューターのプロセッサへの負荷を受け入れる必要があります。

スイッチング動作をシミュレートする際にリアルタイム動作を確保するには,シミュレーションサンプリング周波数を実際のシステムの予想スイッチング速度よりも100倍速く実行する必要があります。例えば10 KHzのスイッチング周波数で動作するモーター制御アプリケーションでは,ハードウェアインザループシミュレーションを1 MHzで実行して,スイッチングデバイスに起因する非線形性を取得する必要があります。1 MHz以上でシミュレーションを実行するには,リアルタイムシステムに低いI / Oレイテンシと動作周波数を達成できるプロセッサが必要です。

パワーエレクトロニクスシステムのハードウェアインザループテストを実行する場合,スイッチングダイナミクスを備えたシステムのシミュレーションにCPUまたはFPGAのどちらが優れているかについての絶対的なガイダンスはありません。決定する際には,モデルの複雑度,パワーエレクトロニクスの数学的な詳細,負荷と電源のモデリングの詳細,チャネルの数とテストシステムI / Oの種類を考慮する必要があります。ハードウェアインザループシステムがデスクトップシミュレーションモデルを複数のコアと異なる種類のプロセッサに分割できる場合,CPUとFPGAの両方を使用することが望ましい場合があります。

MATLABおよび仿真金宝app软件を使用したハードウェアインザループ

パワーエレクトロニクスシステムのハードウェアインザループテストは,能動回路および受動回路コンポーネント,負荷,および電源の電気的動作をモデル化する制御システムシミュレーションから始まります。金宝app^®とSimscape电气™を使使するで，システムモデルを构筑およびシミュレーションでき。金宝appSimulink Coder™を使用して電気モデルからCコードを生成し,高密度脂蛋白编码器™を介してHDLコードを生成します。制御コードをテストするために,このコードをリアルタイムコンピューターに配布して,正常および障害のさまざまな動作条件で検証することができます。金宝app仿真软件实时™を使用すると,コードをSpeedgoatのリアルタイムターゲットマシンに配布することができます。さらに,Speedgoatは電力ハードウェアインザループをサポートしているため,バッテリー管理システム(BMS),電動パワートレイン,再生可能電力システムをテストすることができます。Speedgoatを使用した送電系統側コンバーターの边境テストの詳細について解説します。