OPAL-RT社のモータHILSの特長

モータHILSシステム

モータHILSは、パワエレ関係のリアルタイムシミュレーションで、最も広く使われています。

モータは駆動系の中では、エンジンなどに比べると古くから数値化が進んでおり、 シミュレーションも多く行われて来ています。
モータHILSが使われている目的のうち最も多いのが、インバータと組み合わせた制御アルゴリズムの検証です。
制御アルゴリズムの多くはSimulinkを使用して作られています。


モータHILSの要素
モータHILSはモータ・インバータを中心とする駆動系とPWM信号を発生させるコントローラの全体の動きをリアルタイムシミュレーションしようというものです。

モータHILSでは、モータモデルがどこまで実機に近い特性を持っているか、コントローラが制御するPWM信号(通常はnsecオーダーの精度が要求される)をどこまで精度良く再現できるか、電流や電圧をどこまで正しく計測できるかなどが重要な要素となります。

この為リアルタイムシミュレーション結果が理論的に合っているかだけではなく、実機データにどこまで近づけるかが大きな問題となります。



モータHILS


OPAL-RT社のモータHILSはこれらを実現する為の様々な仕組みを持っています。
モータHILSの性能を左右する要素として、ソフトではモデルとモデルの精度を高める為のソルバ(RT-EVENTS、ARTEMiS等)が用意されています。

ハードウエアでは、デジタルIOのクロック精度、アナログIOの分解能や時間遅れ(FPGA制御)などがあげられます。
OPAL-RT社のモータHILSは、モータ・インバータ・コントローラを含めた全ての分野で最高峰の性能をもったリアルタイムシミュレータです。




モータHILSの考え方


モータHILSの精度を保証する為には、ソフトウエア(モデル)とハードウエア(装置)との両面から仕様の検討が必要です。
OPAL-RT社ではモデリングを精度良く行う為に、いろいろなソルバが用意されています。

これらのソルバはPWM やスイッチングイベントの時間精度を保証したり、IGBTのデッドタイムを精度良く制御したりする為のモデル作成に役立ちます。
ハードウエアとしてはIOの制御をPCIではなく、FPGAから直接行なう仕組みを取り入れ、遅延がないIO制御を行なうことが可能です。



モータHILSの精度



モータHILSの種類
モータHILSは大きく分けてRapidly Prototyped Controller と Hardware In the Loop Simulation の2種類に分けられます。
  • RCP -Rapidly Prototyped Controller- (実機プラント)

    コントローラがバーチャル(モデル)、プラントが実機のシステムです。
    実機がすでに存在する場合、コントローラのアルゴリズムを検証する場合に使われます。
  • HILS -Hardware In the Loop Simulation- (プラントモデル)

    コントローラが実機、プラントがバーチャル(モデル)のシステムです。
    実機がまだ出来ていない場合にコントローラの動作検証をする場合に使われます。
    モータHILSと言う場合はこの使い方が多く、一般的にモータHILSといった場合は、 この構成を指すことが多いようです。


モータHILSの種類



モータHILSを使うメリット
Hardware In the Loop Simulation (HILS) は、一部分の機能に実機を用いることで、 実機とモデルを使ったリアルタイムシミュレーション(HILS)が可能です。
モータHILS装置を使うと、実際に装置を組み上げる前に、コンポーネントの評価とシステム全体の動きの確認を行なうことが出来ます。



モータHILS リアルタイムシミュレーションのメリット
  • 1. 設計変更が早くできる
    テスト結果や試作を待たずにシステム設計の問題点が早く判る
  • 2. コスト削減
    実行時のエラーを製品化する前にシミュレーション環境で発見
  • 3. 開発工数の減少
    システムのいろいろな部分を同時に開発・テストすることが可能
    基本的なキャリブレーションを実験室である程度まで行える
  • 4. テスト費用の減少
    様々な動作環境で繰り返し行なわれる テストを自動実行することが可能
  • 5. 技術を継承できる
    このパラメータが何故この値になっているのか? 等が計算値として継承できる



モータHILSとモデルベース開発(MBD)


モータHILSは、モータ・インバータの設計にはなくてはならないツールです。

モータHILSを使用することで、相互作用の高速確認、実機と接続した状態でのテスト、デバッグ、チューニング、最適化、トレーニング等統合試験、機能試験、動作確認、精度確認、安全確認など様々な方面から仕様の確認が可能になります。



モータHILSとモデルベース開発(MBD)


その他、モーターHILSに関する情報の一覧はこちらをご参照ください。



お問い合わせ先
株式会社 NEAT
愛知県名古屋市千種区池下1-11-21
TEL:052-764-3311FAX:052-764-3632

Opal-RT Technologies,Inc.
1751 Richardson, Suite 2525 Montreal, Quebec, Canada, H3K 1G6
TEL:+1-514-935-2323FAX:+1-514-935-4994

* 記載の会社名および製品名は、各社の登録商標および商標です。

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