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eHS Gen5 高速回路シミュレーション

最速のFPGAベース・パワーエレクトロニクス・ツールボックスの新ソルバー

FPGA上での高速なパワエレ回路＋モータのリアルタイム・シミュレーションを実現したeHSソルバーに、更に高速な第5世代、eHS Gen5が登場しました。
eHS Gen5は、幅広い高周波コンバータ・アプリケーションに対して、高速なシミュレーションを実現します。

90nsのタイムステップと625psのゲートパルスサンプリング分解能により、ユーザー定義の共振コンバータトポロジの高精度なリアルタイムシミュレーションに最適です。
eHS は、難解なHDLコーディングや数学的モデリングを必要とせず、HIL シミュレーションでの FPGA モデルの実装を簡単に行う事が出来、通常は数時間～数日かかるビルドも、eHSなら数秒～数分で完了します。
eHSは、回路設計からFPGA 実装への移行を助ける、強力なツールです。

高速・高精度なリアルタイムFPGAシミュレーション

No decoupling

不安定性やネットワークを人為的に切り離すための手作業による苦労を回避します。
同一FPGA コア上で、最大21の三相コンバータモデル (128 スイッチ) または、250のグリッドノード@500nsを実行可能です。

FPGA cores scaling

より大きなモデルを持つか、より高速に実行する必要がありますか？
効率的な並列化アルゴリズムにより、複数のFPGAベースのシミュレータを接続できます。

Picosecond Oversampling - ピコ秒オーバーサンプリング

補間コンバータモデルを使用した625psのオーバーサンプリングにより、利用可能な最高のサンプリング解像度と精度が確保されます。

Co-simulation ready

性能と機能を組み合わせ、FPGAを高周波スイッチングモデリング用に、CPUをより大規模なネットワークシステムシミュレーション用に使えます。

最適化されたユーザーインターフェース

FPGA上で実行される回路プログラムを、親しみやすい回路図ベースで編集することができます

最新の回路図エディタにより、パワーエレクトロニクスのモデリングとアナログ/デジタル I/O の割り当てが容易になります。
Simulink および HYPERSIM と統合されているため、ソフトウェアインザループ (SIL) テスト用にコントロールを仮想化することもできます。

HYPERSIMは、大規模で複雑な電力システムのHILテスト専用に設計された高度なリアルタイムシミュレーションプラットフォームです。

①ボタン・ヘッダー

操作を迅速・簡単に行えます。

②ライブラリ・ブロックセット

様々な回路素子ブロックやモータブロックを、ここから選択できます。

③作業エリア

簡単操作で回路モデルを作製できます。

④パラメータ・サイドバー

選択したブロックのパラメータを編集できます。

FPGA ベースのパワーエレクトロニクスツールボックス
多様な用途に対応する多用途のソリューション

FPGA ベースのパワーエレクトロニクスツールボックスは、EV 車載充電器から再生可能エネルギー変換、さらには非常に複雑なモジュール式マルチレベルコンバータに至るまで、幅広いアプリケーションをカバーします。

そのライブラリには、個別のコンポーネントと、すぐに利用できる最適化されたコンバータおよびマシンモデルの両方が含まれており、一部にはフォールト機能が組み込まれています。
たとえば、eHS のパラメータセット機能は、パワーエレクトロニクス回路のすべての段階でパラメータの無限の変更とフォールト挿入を可能にするため、無制限の数のテストケースをサポートできます。
FPGA ベースのパワーエレクトロニクスツールボックスは、eHS ブロックセット (電気機械モデルを含む)、RT-XSG ブロックセット、MMC ブロックセットの 3 つの主要なソフトウェアテクノロジで構成されています。

eHS Blockset

コンバータ (2 レベル HB、3 レベル NPC など)、電気機械モデル (誘導、永久磁石など)、変圧器、線路などをすぐに利用して、回路図エディタから直接回路設計を迅速に作成できます。

RT-XSG Blockset

RT-XSG は、Simulink に統合された開発キットです。
これにより、FPGA 設計が開かれ、ユーザーは 20ns ステップで実行でき、eHS コアに接続できる最適化されたモデルを実装できるようになります。

MMC Blockset

さまざまなサブモジュールトポロジー (特にハーフブリッジ、フルブリッジ、T タイプなど) を提供する特殊なテクノロジーで、新しい MMC 制御および保護スキームのラピッドコントロールプロトタイピングを可能にし、ベンダーと大規模電力システム間の相互作用を評価できます。

FPGA ベースのパワーエレクトロニクスツールボックス
技術仕様

特徴	eHS Blockset	RT-XSG Blockset	MMC Blockset
対象となるアプリケーション	ほとんどのパワーエレクトロニクスアプリケーションに対応する柔軟性の高いワークフロー	カスタマイズおよび最適化されたアプリケーション向けの高性能ソリューション	マルチレベルVSCコンバータシミュレーションのための特殊技術
対象となるプラットフォーム	OP4512 (Kintex™ 7 410T) OP4610XG (Kintex™ 7 410T) OP5707XG (Virtex™ 7 485T)
サポートされているコンポーネントの種類	スイッチ、コンバータ、MachineModel(モータ)****、RLC、変圧器、回線、電源など	XILINXの DSP ライブラリ用 System Generator を使用して、FPGA デバイス上に独自のデジタル方程式を実装します。	サブモジュールの種類: • ハーフブリッジ、フルブリッジ、クランプダブル、T タイプなど • バルブ内のサブモジュールの混合タイプが可能
FPGAあたりのコンポーネント容量	• 128 の電源 • 128 のメジャーメント • 128 のスイッチングデバイス • 344 states* • 最大 4 台の 6 相電気機械全体的な能力: • 最大 21 のコンバータモデル • 最大 21 の DER モデル • 250 ノードグリッド @ 500 ns	容量はFPGAと実装に依存します • 最大 256 個のシミュレータ I/O にアクセス • Aurora 高速リンクを使用して複数の FPGA に簡単に拡張可能	• バルブあたり 500 個のサブモジュール • コンバーターごとに 6 つのバルブ • 電圧バランス制御 (VBC) を備えた 3 つのコンバータ or • 電圧バランス制御 (VBC) と外部制御への SFP 接続を備えた 2 つのコンバータ
最小時間ステップ	90ns	20ns	100ns
最大スイッチング周波数	500kHz**	N/A	100kHz
サンプリングレート	625ps oversampling	5ns	100ns
パラメータセットの最大数	Unlimited***	N/A
互換性のある回路エディタ	Simscape Specialized Power Systems, PLECS, PSIM, OPAL-RT Schematic Editor	Simulink ＋ Xilinx System Generator	Simulink

* 推定値です。状態の最大数は、計算する必要がある入力と出力の数によっても異なります。ハードコーディングされた制限はありません。
** 共振コンバータモデルの場合は 250kHz、VSC アプリケーションの場合は最大 500kHz。より高い要件の場合は、パラメータースケーリングを使用したリアルタイムより遅いモデリングが利用可能であるか、RT-XSG カスタム FPGA モデル実装を eHS コアと組み合わせることができます。
*** CPU バッファーされたパラメーターセットを使用する場合は無制限。 FPGA バッファーパラメーターセットを使用する場合は 512。
**** 対応しているモータの種類については、別途お問い合わせください。