OPAL-RTカンファレンス Real-Time2023開催レポート

RT23で報告された、先端的なリアルタイムシミュレータ関連の各講演を紹介いたします。

RT23 |Real-Time Simulation of Three-Phase Dual-Active Bridge

Author : Raphael Mencher

効率的で持続可能なエネルギー供給の必要性、特に再生可能エネルギーとエネルギー貯蔵システムの統合の必要性により、さまざまな用途での DC 電圧の使用がますます一般的になってきています。
DC グリッドには、制御性の向上、システム効率、経済的な実現可能性などのいくつかの利点がありますが、DC グリッドの保護戦略は AC グリッドの保護戦略よりも困難です。
これは、DC グリッドには電流のゼロクロスがないためです。
その結果、障害を除去するために出力電流制限変調方式を使用する、特別に設計された DC 回路ブレーカーまたはブレーカーのない DC グリッドが必要になります。
FEN 中電圧 DC 研究グリッドの一部として、5 kV 用に設計された三相デュアルアクティブ ブリッジ (DAB) が研究されています。
コンバータは 1 kHz のスイッチング周波数で動作し、3 つの単相高周波変圧器がガルバニック絶縁を提供します。
この DC/DC コンバータをブレーカーのない DC グリッドで使用するために、高出力コンバータのいくつかの側面を考慮した故障電流制限制御が開発されました。
最も重要な要素は、コンバータ変圧器の漏れインダクタンスが小さいことであり、その結果、通常動作中に高電力ダイナミクスが発生し、DC リンク電圧が低下すると過剰な故障電流が発生します。
このプレゼンテーションでは、三相 DAB のリアルタイム シミュレーションを実行する際に高いサンプリング周波数と簡潔なタイム ステップが必要であることを実証し、その結果を実際のプロトタイプと比較します。
さらに、新しい電気ハードウェア ソルバーを使用した故障電流制限変調を紹介し、これらの結果をオフライン シミュレーションと対比します。
最後に、結論では、コントローラのハードウェアインザループのシミュレーションを取り上げ、ブレーカーのない DC グリッドで使用する単一コンバータ内の障害ライドスルーを示します。

RT23 |Aircraft actuation system development with Power Electronics FPGA-based motor model

Author : Pawel Jastrzebski / Anna Kozioł

当社の研究開発部門で開発された航空機搭載電子コントローラーのハードウェアインザループテストのための Opal-RT パワーエレクトロニクス (PE) テクノロジーのアプリケーションを紹介します。 Woodward では、システムの動作を検証するためにインバーターと BLDC モーターの PE モデルを利用しています。 FPGA ベースの PE ソリューションのアプリケーションにより、マイクロ秒単位の応答時間でリアルタイムにテストを実行する物理コンポーネントを構成および仮想化できます。 NI プラットフォームに対する Opal-RT テクノロジーの完全なサポートにより、NI PXI および NI Veristand エンジンで構築されたテストステーションにソリューションを簡単に統合できます。 PE モデルは、プロトタイピング、開発、さらにはシステム レベルおよびブラック ボックス テストの両方の分野でのニーズに適合します。

RT23 |Accelerated development of test system for EV battery packs and charging equipment

Author : Andrey Popov

エレクトロモビリティの開発は、より高い牽引力とより短い充電時間への明らかな傾向を示しています。 市場の需要や新たな規制と相まって、これはバッテリーセルやパック、さらには充電装置の技術革新に大きなプレッシャーを与えています。 したがって、新製品の品質と性能を保証するには、綿密なテストが必要です。 これには、関連するすべての動作モードおよびすべての条件下でコンポーネントをテストできる適切なテスト システムが必要になります。 このプレゼンテーションでは、バッテリー パックと EV 充電装置をテストするためのモジュール式双方向パワー エレクトロニクス ユニットの設計について取り上げ、開発を加速するために Opal-RT HiL と eHS Gen5 ソルバーがどのように使用されたかを示します。

RT23 |Real-time simulation of power electronics with the exponential integrator

Author : Jared Paull

パワー エレクトロニクス コンバータのリアルタイム電磁過渡シミュレーションは、スイッチング周波数が高く、トポロジが多数複雑であるため、困難です。 さらに、パワー エレクトロニクス システムは数値的に厳しい問題を引き起こすことが多く、安定性と高速収束を確保するために小さな離散化ステップと陰的な積分法が必要になります。 このプレゼンテーションでは、商用リアルタイム シミュレータ用の新しいソルバー アーキテクチャを提供します。これは、イベント駆動型フレームワークと指数積分器ベースの数値積分手法を組み合わせたものです。 スイッチング イベントを推定し、適切に同期することにより、従来のリアルタイム シミュレータの超微細ステップと比較して、大きな離散化ステップが可能になります。 計算されるポイントの総数を減らすことにより、全体的なシミュレーション効率が大幅に向上します。 提案されたアルゴリズムは、完全な数値安定性を維持しながら、さまざまなステップ サイズを効率的に処理します。 ソルバーは電気ネットワークの固有構造を効果的に捕捉し、非常に硬い回路での大きなステップ サイズに対応できます。 提案された技術は、OPAL-RT のリアルタイム インフラストラクチャによって実現されます。 OPAL-RT テクノロジーは、リアルタイム ソルバー アルゴリズムとハードウェアインザループ テストのインターフェイス制御をプログラムするために使用されています。 OPAL-RT ハードウェアを使用すると、研究が加速され、将来のイノベーションにより多くの時間が与えられます。 このプロジェクトの結果により、既存のテストベンチのコンピューティング能力を向上させたり、将来のシミュレータに必要なハードウェアを削減したりすることで、将来のリアルタイム シミュレータを最適化できます。 この研究は、UBC オカナガン工学部の Liwei Wang 博士率いる研究者チームによるものです。

RT23 |HIL validation of isolated DC-DC converter in a MVDC network

Author : Titouan Abiad

SuperGrid Institute は、イノベーションおよび研究を行う企業であり、特に HVDC および MVDC テクノロジーの開発の専門家です。 2016 年以来、SuperGrid Institute は Opal-RT と協力して、研究をサポートし、新しく開発されたテクノロジーをテストできるハードウェア イン ザ ループ (HIL) プラットフォームの作成と改善に取り組んできました。 現在、SuperGrid Institute は、MVDC 収集ネットワークに基づく太陽光発電所の実証機に実装される革新的な DC-DC コンバータを開発しています。 この MVDC ネットワーク (+/- 5 kV) は、約 100 m にわたって直線的に配置されたソーラー パネルによって電力を供給されます。 1kmで750kWに達します。 これは、約 1 メートル間隔の 3 つの DC ステーションで構成されます。 300メートル。 それぞれの内部には、250 kW の絶縁型昇圧 DC-DC コンバータと 6 つの最大電力点追従 (MPPT) 昇圧コンバータが搭載されています。 コンバータ制御とグローバル DC ステーション制御は、このプロジェクトのために特別に開発されました。 制御を検証するために、SuperGrid Institute では以下を備えた HIL テストベンチが開発されました。 - eHs gen5 により FPGA (サンプル時間: 110 ns) で実行される、1 つの完全な DC ステーション (MPPT および絶縁型 DC-DC) の詳細なモデル。 - ソーラー パネルとネットワーク コンポーネントの平均モデル: DC-AC コンバーター、他の 2 つの DC ステーションとケーブル、Hypersim のおかげで CPU (サンプル時間: 50 us) で実行されます。 RT23 では、HIL テストベンチと Software In the Loop の結果 (起動、公称動作状態、シャットダウン) が発表され、MVDC ネットワークへのデジタル ツインを構築するという野心を含むプロジェクトのいくつかの展望が示されます。

RT23 |Advancement and updates in eHS

Author : Sebastien Cense

最新のプレゼンテーションで紹介されている、OPAL-RT の eHS を使用した FPGA ベースのパワー エレクトロニクス シミュレーションの最前線に飛び込んでください。 この革新的なソリューションは、FPGA 開発に Simulink ツールボックスの効率性を提供し、OPAL-RT シミュレーターにシームレスに接続されたカスタム モデルの作成を容易にします。 FPGA ベースのパワー エレクトロニクス シミュレーターである eHS は、リアルタイム シミュレーション機能を提供し、エンジニアが FPGA のパワーを直接利用できるようにします。 Simulink の合理化されたワークフロー、回路図エディターへの直接アクセス、RT-LAB および HYPERSIM との互換性により、ユーザーフレンドリーなエクスペリエンスが保証され、大幅なコーディングやコンパイルの遅延なしで HIL シミュレーションにアクセスできるようになります。 モジュール式コンバータを構築するための MMC ライブラリの特定のツールボックスを探索して、ソリッドステート トランスと MMC トポロジの効率的なモデリングを可能にします。 eHS はシミュレーションを高速化するだけでなく、回路図エディターで Matlab/Hypersim の変数と式を使用できるようにすることで柔軟性を高めます。 このプレゼンテーションは、RT-XSG で作成されたカスタム モデルへのシームレスな接続を保証する、複数の FPGA/シャーシに対する eHS の拡張性を強調して締めくくります。 OPAL-RT がイノベーションと使いやすさを組み合わせて世界中のエンジニアに力を与える、FPGA ベースのパワー エレクトロニクス シミュレーションの未来を目撃してください。

RT23 | Development of µController for Shore to Ship Power: Battery Energy Storage Controller CHIL

Author : Mike Mekkanen/Tero Vartiainen

陸上から船舶への電力技術は、クリーンな再生可能エネルギー資源を導入し、最先端の通信技術と標準を使用することにより、港湾地域での海上輸送の排出量を削減するために不可欠な要件となっています。 一方、船舶が停泊中に化石燃料を使用することによって発生するガス状排出物によって、環境と人間の健康が危険にさらされています。 陸上から船舶への供給は、手頃な価格で持続可能で排出ガスのないソリューションであり、すでにいくつかの国の特定の港で導入されていますが、いくつかの技術的および規制上の問題に直面しています。 この研究は、ヴァッサ港スマートグリッド用のスマートグリッドバッテリーエネルギー貯蔵コントローラー（BESC）用のμコントローラーを開発することにより、港湾エリアのスマートグリッドの監視、監視、制御のいくつかの技術的問題の解決に取り組むことを目的としています。 C コードによる予備制御アルゴリズムの開発から始まり、IEC 61850 規格に準拠した IED (物理デバイス コントローラー) の設計、実施に至る開発プロセスの概要を説明します。 このコントローラは、電力供給と負荷需要の不一致がバッテリエネルギー貯蔵システムの充放電によって補償されるように、送電および配電システムの電力容量が限られている港湾送電網において、エネルギーを効率的に維持し、ピーク負荷需要を削減することができます。 さらに、バッテリーエネルギー貯蔵システムの提案された制御アルゴリズムの有効性をテストするために、地元の配電システムオペレーターであるVaasan Sähköverkkoとヴァーサの港湾オペレーターであるクヴァルケン港からの実際のデータが実装されました。 シミュレーション結果は、設計された BESC が蓄電池の充電と放電によってマイクログリッド内の電力のバランスを取れることを示しています。 このペーパーで使用されている応用テクニックは、デジタル ツインのシミュレーションインループ (SIL) の概念を使用してコントローラーの機能をリアルタイムで検証するのに役立ちます。これは実用的なアプローチであり、コスト効率の高い方法で状況を観察できます。 コントローラーの性能。

RT23 |Ten years to forge a fine sword for renewable-energy HIL market in China

Author : Weihua Wang

背景、市場セグメンテーション、OPAL-RT の独自のソリューションと実績を調べてください。 OPAL-RT が再生可能エネルギー統合のためのリアルタイム シミュレーションをどのように開拓し、TSO と電力会社の所有者が大規模な電力網モデルで保護された制御コードを実行できるようにするかをご覧ください。 当社のプラットフォームがさまざまなテストシナリオの下で相互検証を容易にし、高密度設置向けの詳細な再生可能エネルギーモデルを分離する方法を学びましょう。 中国の再生可能エネルギー環境の精度を高めるための 10 年間の専門知識を掘り下げる機会をお見逃しなく。

RT23 |How Power Conversion, a GE Vernova business, utilizes HiL simulators to validate controllers of medium voltage drives MV7 and MM7 for pumped storage hydro power plants, railway SFC and STATCOM applications

Author : Dominik Hofmeyer

Power Conversion がハードウェアインザループ (HIL) シミュレーターを利用して中電圧ドライブ MV7 および MM7 のコントローラーを検証する方法をご覧ください。 このプレゼンテーションでは、揚水発電所、鉄道 SFC、STATCOM などのアプリケーションに合わせて調整されたコントローラーの堅牢なパフォーマンスを確保する上での HIL シミュレーターの極めて重要な役割について詳しく説明します。 信頼性と効率を向上させるために電力変換で採用されている革新的な技術を調査し、中電圧駆動技術の最前線についての洞察を得ることができます。

RT23 | Commissioning of Electrical Substation-Grid Test Bed with IEDs and Cyber-Grid Guard

Author : Emilio Piesciorovsky

電力会社の変電所には、保護リレー、電力メーター、通信スイッチなどのインテリジェント電子デバイス (IED) が配線されています。 変電所のエンジニアは、これらの IED に監視、制御、電力システム保護、および通信アプリケーションの適切な測定を評価するよう依頼します。 実際の電力会社の変電所と同様に、複雑な変電所グリッド テストベッド (ESGT) は、わずかな測定誤差によって制限される監視、電力システム保護、制御 (同期チェック)、および通信アプリケーションにおける電流および電圧信号の測定のために評価する必要があります。 ループ内のリアルタイム シミュレータと IED を使用して ESGT を設定するプロセスでは、実験を実行する前に保護リレー、電力計、および通信デバイスを試運転する必要があります。 この研究では、IED とサイバーグリッド ガード システムを備えた ESGT が開発、評価、運用開始されました。 テストベッドのコミッショニングと問題解決のタスクについて説明し、ESGT で考えられるトラブルシューティングを評価するための方法をフローチャートで定義します。 この新しい方法は、相電流と電圧の大きさ、三相フェーザ図、ブレーカーの状態、電気的故障での選択性調整による保護リレー時間、通信データ ポイント、およびタイムスタンプ ソースについてのシミュレーションと IED 測定の比較に基づいています。

RT23 | Development of µController for Shore to Ship Power: Battery Energy Storage Controller CHIL

Author : Mike Mekkanen/Tero Vartiainen

陸上から船舶への電力技術は、クリーンな再生可能エネルギー資源を導入し、最先端の通信技術と標準を使用することにより、港湾地域での海上輸送の排出量を削減するために不可欠な要件となっています。 一方、船舶が停泊中に化石燃料を使用することによって発生するガス状排出物によって、環境と人間の健康が危険にさらされています。 陸上から船舶への供給は、手頃な価格で持続可能で排出ガスのないソリューションであり、すでにいくつかの国の特定の港で導入されていますが、いくつかの技術的および規制上の問題に直面しています。 この研究は、ヴァッサ港スマートグリッド用のスマートグリッドバッテリーエネルギー貯蔵コントローラー（BESC）用のμコントローラーを開発することにより、港湾エリアのスマートグリッドの監視、監視、制御のいくつかの技術的問題の解決に取り組むことを目的としています。 C コードによる予備制御アルゴリズムの開発から始まり、IEC 61850 規格に準拠した IED (物理デバイス コントローラー) の設計、実施に至る開発プロセスの概要を説明します。 このコントローラは、電力供給と負荷需要の不一致がバッテリエネルギー貯蔵システムの充放電によって補償されるように、送電および配電システムの電力容量が限られている港湾送電網において、エネルギーを効率的に維持し、ピーク負荷需要を削減することができます。 さらに、バッテリーエネルギー貯蔵システムの提案された制御アルゴリズムの有効性をテストするために、地元の配電システムオペレーターであるVaasan Sähköverkkoとヴァーサの港湾オペレーターであるクヴァルケン港からの実際のデータが実装されました。 シミュレーション結果は、設計された BESC が蓄電池の充電と放電によってマイクログリッド内の電力のバランスを取れることを示しています。 このペーパーで使用されている応用テクニックは、デジタル ツインのシミュレーションインループ (SIL) の概念を使用してコントローラーの機能をリアルタイムで検証するのに役立ちます。これは実用的なアプローチであり、コスト効率の高い方法で状況を観察できます。 コントローラーの性能。

RT23 |Using Drives Converter as Powerful MV Amplifier- A Story about Using HIL

Author : Marcin Szlosek

ABB は、中電圧ドライブの特殊なテストを実施するために設計された画期的なソリューション PEGS (パワー エレクトロニクス グリッド シミュレーター) を発表しました。 このプレゼンテーションでは、従来のテストを超え、進化する顧客のニーズを予測して満たすカスタマイズされたソリューションである PEGS の開発について説明します。 ABB の革新的な PEGS コンセプトがどのように新しいアプリケーションを生み出し、同社を中電圧ドライブ試験の最前線に位置づけたかをご覧ください。 このプレゼンテーションでは、PEGS の独自の機能と顧客の要求に先駆けて行動する能力を詳しく掘り下げ、テクノロジーの限界を押し上げる ABB の取り組みを紹介します。 さらに、新しい PEGS 制御コンセプトを検証する際に重要なコンポーネントである、ABB の高忠実度ハードウェアインザループ (HIL) テストベンチについて学びます。 この HIL テストベンチを市販のソリューションと組み合わせて統合することで、ABB の先駆的な開発の信頼性と効率性を確保するための堅牢なフレームワークが形成されます。 ABB の最先端ソリューションを使用して、中電圧ドライブの分野におけるイノベーションと実用化の相乗効果を探求する機会をお見逃しなく。

RT23 |Vision-guided Autonomous Lunar Lander Simulation- a Hardware in Loop (HiL) Simulation

Author : Amitava Gupta

この論文で紹介される研究は、代表的な物理モデル、速度と姿勢の制約を伴う指定された降下軌道、および公的に利用可能な月から得られた実際の月画像を使用して、月着陸船の動力降下 (PD) フェーズをシミュレートする HiL シミュレーションに基づくアプローチです。 画像データベースおよびその他の制限されたソース。 月面着陸は、惰行降下軌道 (DO)、動力降下 (PD)、そして最後に終末降下 (TD) フェーズからなる 3 段階であると想定されています。 さらに、着陸船には慣性測定装置 (IMU)、表面追跡カメラ、パルス レーザー高度計 (PLA) などの複数のセンサーが装備されていると想定されます。 着陸船の姿勢と運動学的制御は、センサー フュージョンを通じて得られる信号によって導かれると想定されます。着陸船とその搭載コントローラーは OpalRT OP4500 プラットフォームでシミュレートされますが、画像処理ハードウェアは MATLAB を介してインターフェイスされます。 最終的なソリューションは、開発中の画像処理 FPGA とプロセッサ コアを同じボード上に搭載したコンパクトなマイクロコントローラー ベースの動作を想定しています。有人月面ミッションに伴うリスクを排除するために、自律的な月面着陸が最先端技術として登場しました。 深宇宙探査で。 例としては、最近の中国とインドの月探査が挙げられます。 自律ビジョンベースの危険検出および回避システムは、惑星体に安全かつ軟着陸するための自律着陸ミッションの背後にある重要な研究分野の 1 つであり、これらの技術の包括的な調査は現代の文献で入手できます。 その最たるものが、NASA の自律精密着陸および危険回避技術 (ALHAT) です。 より最近の開発には、NASA の自律着陸技術の協調ブレンディング (COBALT) や、宇宙船のナビゲーションにリアルタイムの特徴抽出を使用する ESA の惑星接近および着陸用ナビゲーション (NPAL) の視覚誘導制御およびナビゲーション (VGCN) が含まれます。 指定された座標への制御 (運動学制御)、および位置および姿勢センサー データの補正にも使用されます。 Change-3 着陸船の実際の降下軌道の素晴らしい再構築も利用できます。 この論文で紹介されている研究の PD フェーズは d 15 km で始まり、このフェーズ中、宇宙船はスラスターを噴射することによって水平面および垂直方向の減速を受けます。 。 このコントローラーは、ハイブリッド有限状態機械 (FSM) ベースの適応型比例微分 (PD) コントローラーであり、速度誤差は、適切なゲイン スケジューリングによる垂直推力と姿勢角の調整によって補正されます。 この宇宙船は、オンボード IMU と地形相対航法 (TRN) [10] に依存しており、リアルタイムの特徴抽出と連続画像間のマッチングを使用して IMU エラーを修正します。 この研究では、この段階は、TD 段階が開始するときに地表から約 1.2 km まで継続すると想定され、ナビゲーションの制御設定値はより速い速度、つまり 1 秒で生成されます。 より厳密な位置と速度制御のための間隔。 着陸機が水平面内で目的の着陸点から±1Km以内にあり、水平面内の速度が±10cm/秒未満の場合、姿勢安定化が開始され、地上追跡カメラの光学面が地面と位置合わせされます。 着陸船の中心面と着陸船のレーザー高度計のスイッチがオンになります。 その後、着陸船は高度約 140 m まで降下し、搭載されたリアクション ホイールを使用してホバリングを開始し、Z 軸周りのヨーを生成して軽微な危険を検出します。 危険が検出された場合、着陸船は危険のないゾーンへの移動を実行するための再目標操作を実行し、月面上空 1 メートルでエンジンを停止して 1.8 メートル/秒の速度で着陸します。 シミュレーション全体は、OP4500 プラットフォーム上の代表的な月データと画像を使用して Opal RT 上で実行されました。

RT23 |Real-Time power systems simulation – current uses and future challenges

Author : Nuno de Souza e Silva

現在のアプリケーションとエネルギー情勢を形作る将来の課題を詳しく掘り下げます。 世界的なエネルギートレンドの分析からリアルタイム シミュレーションの極めて重要な役割の強調に至るまで、このプレゼンテーションは、進化するエネルギー分野におけるこのテクノロジーの極めて重要性を強調しています。 R&D NESTER が中心となり、プロジェクトで OPAL-RT を活用することで得られた洞察を共有します。 このプレゼンテーションでは、電力システムの詳細かつ大規模なシミュレーション、実際の TestView 自動化を備えたハードウェアインザループ、IEC 61850 や Modbus などの通信プロトコルの統合など、採用されている主要な機能に焦点を当てています。 協調シミュレーション、シミュレートされた IED、テスト自動化の使用により、OPAL-RT の多用途性がさらに強調されます。 このプレゼンテーションでは、OPAL-RT 製品のさらなるアプリケーションを想定しながら、将来の展望を探ります。 ループ内の電力ハードウェア、高/中/低電圧の DC シミュレーション、マイクログリッド、サイバーセキュリティの考慮事項、デジタル ツインの統合に関する議論が予想されます。 OPAL-RT の革新的なソリューションが動的なエネルギー環境の課題に対処するリアルタイム電力システム シミュレーションの現在および将来の可能性を解明します。

RT23 |Net-Zero-CO2 by 2050 is NOT Enough (!)

Author : Timo Roesch

スイス連邦工科大学 (ETH) チューリッヒ校の Johann W. Kolar 教授と彼のチームの洞察に基づいています。 このプレゼンテーションでは、化石燃料の大部分がもたらす課題に取り組み、世界のエネルギーの流れにおける脱炭素化と脱化石化の緊急の必要性を探ります。 歴史的背景を掘り下げ、低エネルギー密度燃料から高エネルギー密度燃料への移行と、2050 年までに「ネットゼロ」排出量を達成するための差し迫ったギャップを検証します。コーラー教授は、エネルギーの独立性と供給の安全性のバランスをとるという途方もない課題について概説し、次のように強調しています。 石油とガスから遠ざかることは不可欠です。 2050 年までに CO2 ネットゼロを達成するための実行可能なアプローチを提供する、太陽光および風力資源の世界的な分配によってもたらされる機会を発見します。このプレゼンテーションは、将来のエネルギーの流れを支配する主要なテクノロジーとしてのパワーエレクトロニクスの極めて重要な役割を強調します。 この重要な岐路を乗り越えるにあたり、議論は破壊的テクノロジー、導入に対する潜在的な障壁、電子廃棄物の増大する課題に対処するための循環型経済に向けた考え方の変化にまで及びます。 パワー エレクトロニクスと持続可能なエネルギー ソリューションの未来を再定義することに参加してください。

RT23 | Geographically Distributed Real-Time Co-Simulation to Support the Brazilian Interconnected Power System Operation

Author : Loan Silva

近年、電力網シミュレータの複数のサイトをリアルタイム規模で運用および統合する代替手段が急速に増加しています。 これは、次のようないくつかの動機によるものです。(1) 異なるドメインの下にある大規模な電力システムを表す。 (2) 同じシミュレーション フレーム内で発電、送電、および配電ネットワークを表現します。 (3) パワーエレクトロニクスベースの機器と再生可能エネルギー源の普及の拡大。 その意味で、分散型発電や再生可能資源、「スマートグリッド」や「マイクログリッド」の性能評価など、電力システムへの応用を目指した協調型リアルタイムシミュレーションが広がりを見せている。 この技術は、地理的に分散したシミュレータの統合とともに、複雑で大規模なシステムのシミュレーションだけでなく、モデリング リソースの共有使用と関係するシステムの差別化された数学的表現に主な焦点を当てています。 ONS の直流送電システム シミュレータ (SSCC) チームが、同じ研究室にある RTDS と Opal-RT プラットフォーム間の協調シミュレーション用のインターフェイスを改善し、リモート インフラストラクチャを統合する進化を達成して成功を収めたことを考慮して、 ONS は、ブラジルのシミュレーション センター、特にリオデジャネイロ都市圏内の ONS 施設に地理的に近いシミュレーション センターと統合する代替案を検討してきました。 したがって、この現在の研究では、SSCC-ONS の Opal-RT シミュレーターとリオデジャネイロ連邦大学 (UFRJ) の代替エネルギー源研究所 (LAFAE) を地理的に分散した配置で統合するために適用されているインフラストラクチャ ソリューションを扱います。 リアルタイム協調シミュレーション。 ONS と LAFAE の間で締結された技術協力協定は、利用可能な通信チャネルの特性を考慮して採用される電気コンポーネント インターフェイスの種類の分析など、両施設間のリモート協調シミュレーションに必要なインフラストラクチャの実装を目的としています。 。 したがって、第 1 段階では 2 つの代替案が評価されました。1 つ目は遅延時間が決定的な専用ネットワークの使用を検討し、2 つ目は共有ネットワーク (イーサネット) の使用に対応します。 作業の現在の段階は、使用に適したデータ通信インフラストラクチャ ソリューションのマッピングと、遅延のあるネットワーク コンポーネントによるトポロジカル デカップリング (この場合は適切な長さの伝送線による) に基づくシミュレータ間の電気インターフェイスの採用の可能性を調査することで構成されています。 専用チャネルや共有ネットワーク上のデータ トラフィックに関連する遅延を補償します。 専用通信チャネルの採用は、データ トラフィックの遅延時間の決定論的な特性により最も堅牢なソリューションではありますが、とりわけ、ローカル プロバイダー側のサービスの可用性とその契約に関連するコストという困難に直面します。 ただし、このソリューションは、同じ設備内に異なるシミュレータが存在する場合にも非常によく適用でき、瞬時の大きさの値に基づく従来の EMT モデリングも使用できることが実証されました。 一方、イーサネットタイプの共有ネットワークの採用は、遅延時間の確率的特性を考慮することを意味し、その結果、周波数帯域を選択する電気インターフェースの使用の可能性が高く、また、遅延を処理するためのアルゴリズムの組み込みも必要になります。 ネットワーク障害。 この意味で、この研究は、SSCC-ONS と LAFAE-UFRJ 施設間の統合作業後に実装される電気インターフェース モデルを特定する目的で、フィールド テストの代替ツールによってサポートされたこれらの時間の測定結果を示しています。

RT23 | EDUCATIONAL PANEL SESSIONHow can Hardware in-the-loopmethodologyempowerfuture engineersand researchersfor disruptive technologies ?

破壊的テクノロジーのための将来のエンジニアや研究者の形成におけるハードウェアインザループ手法の影響に関する啓発的なパネル セッション。 専門家の Ron Brandl、Danielle Nasrallah、Djaffar Ould Abdeslam を迎え、リアルタイム ツールによる実践学習の強化と、教育における理論と実践の橋渡しに焦点を当てたディスカッションが行われます。 チームリーダー兼講師のロン ブランドル博士が、教育ツールの最新化について語ります。 OPAL-RT Technologies のコースウェア オファリング マネージャーである Danielle Nasrallah 氏は、マイクログリッドでのスマート メジャーのリアルタイム シミュレーションを検討しています。 フランス、オートアルザス大学のジャファル・ウルド・アブデスラム教授が、実践的なアプローチを通じて教育を強化することについての洞察を共有します。

RT23 | Framework For Assessment of Geographically Distributed Simulations of Electrical Systems

Author : Gabriel Antero

エネルギー転換と炭素排出実質ゼロの目標に関連して、近年、電力システムにおけるインバータベースのリソース (IBR) がますます増えています。 これらのクリーン エネルギー源を確立された送電網と統合するには、電気システムの信頼性を保証するための研究を実行するために、より詳細なレベルのシミュレーションが必要です。 このシナリオでは、この課題を克服する 1 つの方法は、地理的に分散されたシミュレーション (GDS) の概念を使用して、必ずしも地理的に近いとは限らない他のリアルタイム シミュレーターを利用して、別の施設とリソースを共有することです。 したがって、このような GDS を実行するには、実際のプラントに対する安定性と精度に関して、シミュレーション自体の実行可能性と限界を評価するための研究が必要です。 この研究では、ハイブリッド システムの電気的研究に焦点を当てた、2 つの OPAL-RT OP5707 リアルタイム シミュレータを使用して、地理的に分散したシミュレーション (GDS) をエミュレートできるセットアップの開発を紹介します。 GDS をエミュレートするために開発されたセットアップは、シミュレータが地理的に離れている場合に発生する 2 つのシミュレータ間の通信遅延をエミュレートするために、シミュレータ間に接続されたネットワーク エミュレータを使用して行われました。 このネットワーク エミュレーションは、データ パケット トラフィックが非決定的であるため、ローカル スタディが相互接続された通信チャネルを適切に表現できることを保証するために必須です。 電気的安定性は、電気信号を交換するための動的フェーザの使用とシミュレータ間の電気量のインターフェースに使用されるインターフェース アルゴリズム (IA) を通じて調査され、シミュレーションにおける遅延と情報パケットの損失の影響が分析されました。 得られた結果は、開発されたセットアップで研究を実行できる可能性を示していますが、電気研究における GDS の使用にはいくつかの制限があることも示しています。 電気信号の送受信に動的フェーザを使用すると、時間領域で送信される信号よりも通信遅延の影響が少なく、遅延がインターフェイス アルゴリズムの安定性に影響を与えないことが観察されました。 結論として、この設定により、GDS の実現可能性を評価するための研究の可能性が保証され、電力システムへの IBR の統合のための電気的研究を実行する能力が向上します。

RT23 | OPAL-RT as your partner for public funded R&D Projects

Author : Ravi Venugopal

イノベーションのためのコラボレーションに関するこのプレゼンテーションでは、OPAL-RT の事業開発および研究開発 (EMEA) 担当副社長である Ravi Venugopal 氏とイノベーションのダイナミクスを探ります。 研究開発が重要な役割を果たし、共同研究開発に積極的に取り組み、顧客の研究開発をサポートし、共同開発プロジェクトに参加する OPAL-RT の中核を掘り下げます。 OPAL-RT の研究開発プロジェクトが当面のニーズにどのように対処し、長期的な技術進歩に貢献するかについて洞察を得ることができます。 OPAL-RT の存在形成における研究開発の不可欠な役割と、さまざまな技術的課題への取り組みをご覧ください。

RT23 | Establishing an IEEE Recommended Practice “The P2004 WG

Author : Georg Lauss

IEEE P2004 ワーキング グループは 2017 年に設立され、PELS (メイン スポンサー)、PES、IES (スポンサー) によって後援されています。 この WG の主な目的は、電力装置および制御のハードウェアインザループ (HIL) シミュレーションベースのテスト方法の使用に関する確立された実践を提供する推奨実践を開発することです。 これは、該当する場合、特定のテスト標準と相乗効果を発揮して（組み合わせて）一般的に適用できるようにすることを目的としています。 HIL シミュレーションは、ガイダンスやベスト プラクティスを提供する既存の標準がないまま 20 年以上にわたって研究および適用されてきたため、そのようなフレームワークの開発に対する世界の研究および業界からの関心と動機は高かった。 最初のステップで、コア チームはこの作業の主な原則を設定します。(i) 作業は特定のリアルタイム シミュレーションおよびパワー アンプ テクノロジにとらわれず、HIL ベースの実行に特有の構造、モデル、および手順に焦点を当てます。 テスト; (ii) 最終的な文書は、既存のテスト基準と矛盾しないように、可能な限り汎用的なものでなければなりません。 次のステップでは、章が定義され、それぞれの章のリーダーが任命されました。 その後何年にもわたって、HIL インターフェイスのパワー アンプ、リアルタイム シミュレータの要件に関する規範的なガイダンスが、さまざまなクラスの HIL テスト ニーズに合わせて精緻化されてきました。 さらなるステップとして、HIL モデル開発の実践、システム テストのための HIL 固有の文書、および HIL セットアップの検証と検証が、有益な付録を使用して追加されました。 最終段階では、最終投票段階に向けて編集委員会によって P2004 推奨実践文書が準備され、構成されています。 この研究では、「自然結合」や汎用 PHIL インターフェイスのアーキテクチャなど、リアルタイム研究における新しい定義が導入されています。 リアルタイム ベースの HIL セットアップの理論と実践は、分析と実験の作業によって詳しく説明されています。 この推奨プラクティスは、電力装置および制御装置のリアルタイム HIL テストに利用できる最初の既存の標準化フレームワークとなることを目的としています。

RT23 | OPAL-RT Simulators – A Key Component in Power Technology Research at KIT

Author : Felix Wald

カールスルーエ工科大学の Energy Lab 2.0 では、パワー ハードウェア イン ザ ループ施設の主要コンポーネントとして OPAL-RT リアルタイム シミュレータとソフトウェアを導入しています。 リアルタイム シミュレーターのおかげで、研究者や学生の安全上のリスクを軽減しながら、バッテリー、スーパーキャップ、フライホイール、そして間もなく水素などのさまざまな「エネルギー貯蔵システム」を現実的な条件下でテストできるようになります。 プレゼンテーションには複数のプロジェクトの結果が含まれます。そのうちの 1 つは、OP5700 を使用して制御アルゴリズムを実行する「ハイブリッド エネルギー ストレージ」制御アルゴリズムの開発です。 「ハイブリッド エネルギー ストレージ」は、OP5700 上でシミュレートされた「バッテリ ストレージ システム」と、パワー ハードウェア イン ザ ループ インターフェイスを使用してシミュレーションに接続された 2 つのフライホイールで構成されます。 パワー ハードウェアインザループ インターフェイスは、2 つの非同期グリッドを結合するパワー エレクトロニクス システムのテストにも使用されます。両方とも OP5700 でシミュレーションされ、そのセットアップで 2 つのパワー アンプを同時に制御します。 学生に残るリスクを最小限に抑え、さらなる自由を提供するために、私たちは複数のコントローラー ハードウェアインザループ テスト ベンチを開発しました。 これらのテストベンチは、実際の制御ハードウェアでパワー エレクトロニクス制御アルゴリズムを検証するために使用できます。 このセットアップでは、FPGA 上のパワー エレクトロニクス コンバータのスイッチング モデルと、CPU 上の接続されたプラント モデルを協調シミュレーションで実行することにより、使用されるシミュレータ (OP4510) がパワー エレクトロニクス システムのパワー ステージを置き換えます。 これにより、スイッチング モデル シミュレーションのリアルタイム速度と、より多くのリソースを必要とする追加のラボ時間の回避により、非常に高速な開発反復が可能になります。 最終的に、プレゼンテーションは終了し、当社の施設に OPAL-RT シミュレーターを導入する今後のプロジェクトの見通しが示されます。

RT23 | On-line Monitoring of Maximum Temperature and Loss of a MFT using FEM, ANNs and OPAL-RT

Author : Daniel Santamargarita Mayor

損失と最高温度は、中周波磁気コンポーネントの健全性状態を示す重要な指標と考えられます。 ただし、これらのコンポーネントの複雑な性質により、損失と最高温度の両方について正確な推定値を取得することには大きな課題が生じます。 この複雑さに寄与する要因には、平均温度に対するコア損失の変動、リッツ線製造による巻線損失の変動、および高周波の影響が含まれます。 このプレゼンテーションでは、開発され、OPAL-RT に統合された新しいリアルタイム推定アプローチを紹介します。 このアプローチでは、有限要素シミュレーション (FEM) を使用してトレーニングされた人工ニューラル ネットワーク (ANN) を使用します。 実験の結果、最大内部温度と強制対流損失を返す ANN が OPAL-RT に正常に統合され、リアルタイムで動作しながら幅広いシナリオで 2% 未満のエラー率を達成したことが明らかになりました。 さらに、OPAL-RTがDABコンバーターの複雑な変調を同時に処理する場合でも、この精度は維持されます。

RT23 | Efficient p-q Theory-based Load Modelling for Real-Time Simulations

Author : Karthik Rajashekaraiah

カールスルーエ工科大学の Energy Lab 2.0 では、OPAL-RT リアルタイム シミュレータとソフトウェアが大規模ネットワーク シミュレーションと電力ハードウェアインザループ (PHIL) 研究に使用されています。 利用可能なリアルタイム計算リソースを使用して大規模ネットワークのリアルタイム シミュレーションを実行し、PHIL スタディを実行するには課題があります。 大規模なネットワークのリアルタイム シミュレーションを実行する際の課題の 1 つは、CPU の計算負荷です。 ネットワークの CPU 計算負荷は、1) CPU の数を増やす、2) シミュレーションのタイムステップを増やす、3) 詳細なブロックを減らして平均的なブロックに置き換える、または 4) 計算負荷を最適化することで解決できます。 軽い数学モデルを備えたブロック。 このプレゼンテーションでは、Simulink ダイナミック ブロックと比較してブロックの計算負荷を軽減するために、瞬時 p-q 理論を使用して動的負荷モデルを開発する新しいアプローチについて説明します。 p-q 理論に基づく負荷は、数学的アプローチに基づいて開発された指数動的負荷モデルであり、大規模ネットワークのリアルタイム シミュレーションに使用できます。 p-q 理論に基づく負荷モデルは、OP5700 リアルタイム シミュレータを使用したリアルタイム環境の SimBench 半都市中電圧ネットワークと IEEE-118 バス ネットワークでテストされます。 開発された p-q 理論ベースの負荷モデルは、Simulink 動的負荷と比較して計算能力を大幅に向上させます。

RT23 | Insights on laboratory-scale DC system validation with PHiL and RCP

Author : Marc René Lotz/Martin Konemund

このプレゼンテーションは、ドイツのヴォルフェンビュッテルにあるオストファリア大学にある実験室規模の DC システム導入の現状を紹介することを目的としています。 これは、特に HVDC システムの動作、制御、保護原理を検証するために使用されます。 このシステムは、RCP 機能を備えたハードウェア デモンストレータとして機能する OPAL-RT の MMC テストベンチと、PHiL セットアップとして機能する OP5707 に接続された Spitzenberger および Spies リニア アンプで構成されます。 追加の Triphase PM15 スイッチド アンプを使用して、構成をさらに強化します。 プレゼンテーションでは次のトピックが取り上げられます。 実験室環境とそのアプリケーション (実験室規模の HVDC 検証、および船舶などの MVDC 検証) の概要が説明されます。 次に、MMC PHiL シミュレーションのパフォーマンスについて説明します。タイプ 4 MMC のリアルタイム シミュレーション パフォーマンスは、従来のツールボックスとソルバーを Artemis と比較することによって分析され、Artemis を使用すると計算パフォーマンスが向上するという声明につながります。 次に、シンプルだが十分なセットアップで PHiL テストベッドの遅延を測定および推定する方法を示します。 テストベッドは、リアルタイム シミュレーションと通信の実行シーケンスを含めて、正確に特徴付けることができます。 最後に、FPGA からの PWM 分解能を維持しながら CPU 上の電圧バランス アルゴリズムにアクセスできる利点を示すアプリケーション例を 1 つ示します。 これは現在、OPAL-RT によって MMC テストベンチに実装されており、DLR Institute of Maritime Energy Systems と共同開発されたコンデンサ電圧推定アルゴリズムを検証するために使用されます。 株式会社 NEAT

Opal-RT Technologies,Inc.