OPAL-RT stellt Solver für Nanosekunden-Leistungselektronik auf HYPERSIM® vor

OPAL-RT stellt Solver für Nanosekunden-Leistungselektronik auf HYPERSIM® vor

OPAL-RT stellt zwei neue Angebote für PES und CIGRE vor 2018 im Spätsommer/Herbst 2018 vor: unseren Solver für Leistungselektronik im Nanosekundenbereich, eHS, auf HYPERSIM und unser erstes Cloud-Angebot, HYPERSIM on Demand, für eine EMT-Simulation mit vollem Funktionsumfang auf unserer ersten Plattform, bevor wir in Echtzeit arbeiten.

(In einem der nächsten Blogbeiträge wird es um HYPERSIM on Demand gehen - bleiben Sie dran!)

Wir sprachen mit dem Simulationsspezialisten Weihua Wangaus der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von OPAL-RT und einer unschätzbaren Verbindung zu unseren asiatischen Vertriebsbüros, darüber, warum sowohl OPAL-RT als auch der Markt von dieser neuen Leistungselektronik auf HYPERSIM Einführung.

Interviewer (IV):

"Weihua, es ist schön, dich kennenzulernen. Dein Name taucht immer wieder auf in F&E-Gesprächen. Also: Können Sie sprechen kurz, bitte, was an dieser was an dieser neuen Produkteinführung so spannend ist?"

Weihua (WH):

"Nun, wir haben gerade eHS auf HYPERSIM aufgesetzt, was HYPERSIM nun zu viel mehr als nur einem Echtzeit-Energiesystem-Simulator macht. Es war bereits unglaublich stark, Skalierbar und vielseitig, und ein Marktführer. Es hat also eine großartige Sache nur noch besser gemacht - und jetzt kann es auch Leistungselektronik in Echtzeit. In den letzten Jahren wurden immer mehr Energiesysteme mit leistungselektronischen Umrichtern in der Nieder- und Mittelspannungsebene ausgestattet. Also, wenn wenn wir an die Stromrichter denken, die für erneuerbare Energien eingesetzt werden, MikroNetze oder HGÜ-Übertragungen denken, können alle diese Bereiche von einer schnelleren Leistungselektronik-Simulation profitieren."

IV: "Wie genau unterstützen die FPGA-Simulation unsere Kund:innen?"

WH: "Wie ich bereits sagte, wird mehr Leistungselektronik in Energiesysteme implementiert, um ein Beispiel zu nennen. Gleichzeitig sind die Schaltfrequenzen der Umrichter höher geworden, und diese Hochgeschwindigkeits-Schaltvorgänge übersteigen die Simulationsmöglichkeiten einer CPU-Plattform allein. Wir hatten bereits Leistungselektronik Simulation auf FPGA in unserem Katalog (bekannt als eHS OPAL-RT Kunden bekannt), und jetzt haben wir diesesdiese Kernkompetenz in HYPERSIM eingebracht, so dass wir wirklich das Beste aus beiden Welten erhalten. HYPERSIM, erweitert mit einem FPGA (und mit den vorhandenen CPUs), kann nun Hochfrequenzphänomene mit erstaunlicher zeitlicher Präzision und damit elektrischer Genauigkeit simulieren - und das alles im Kontext von wirklich sehr großen Energiesysteme."

"Es gibt also diese bahnbrechenden Neuerungen, die sowohl unsere neuen als auch bestehenden Kund:innen spannend finden werden. Aber es gibt auch Verbesserungen bei der Benutzerfreundlichkeit, der Schnittstelle und dem Arbeitsablauf. Der neue Schaltplan-Editor macht eine software von Drittanbietern überflüssig. Und HYPERSIM hat alle notwendigen Werkzeuge an einem Ort, sozusagen unter einem Dach: Berichtserstellung, automatische Aufgabenteilung zur Nutzung aller verfügbaren Kerne zu nutzen, aein fortschrittliches digitales Oszilloskop mit eingebauten Analysefunktionen, eine APIund mehrall dies für Echtzeit-HIL und Testautomatisierung, Energiesysteme, etc. Alles ist in einer einzigen Suite in HYPERSIM enthalten."

"Wenn wir früher eine große Hochgeschwindigkeitsumgebung für Stromversorgungssysteme und Leistungselektronik simuliert haben, mussten wir eine Schnittstelle zu MATLAB einrichten und hatten mindestens drei Dateien, zwei Umgebungen und zwei Echtzeitsimulatoren. Jetzt brauchen wir nur noch ein einziges HYPERSIM , eine einzige Umgebung und einen einzigen Simulator. Wenn wir früher co-simuliert haben, brauchten wir eHS auf RT-LAB und HYPERSIM getrennt laufen lassen, wir haben die Dinge mit Skripten zum Laufen gebracht, wir hatten ein paar Tricks - und es hat funktioniert, aber es war ein aufwändiger Workaround. Und jetzt haben wir sozusagen alles in einer Box".

IV: "Weihua, können Sie ein Beispiel aus der Praxis nennen, bei dem eHS auf HYPERSIMPortierung unseres Solvers für Leistungselektronik im Nanosekundenbereich auf unsere erste Plattform-ein zuvor unerreichbares Ziel für unsere Kund:innen ermöglicht hat?"

WH: "Wir können jetzt von DC bis zu 100 kHz simulieren. kHz simulieren, und wir simulieren auch die Erzeugung, die Übertragung, so ziemlich die gesamte Architektur von Energiesysteme, von der niedrigsten Ebene - Ihrem Zuhause - bis zur höchsten, bis zu 750 kV oder mehr als 1,000 kV; HYPERSIM mit eHS erweitert das Spektrum dessen, was wir simulieren können, beträchtlich.

"Früher waren die Lösungen für die Leistungselektronik im Allgemeinen in HYPERSIMunklar HYPERSIMhat sich immer als Werkzeug für Energiesysteme ausgezeichnet. Es war auch in Ordnung für LCC, das ausgereift war, und die erste Generation von HGÜ-Umrichtern. Aber für die neueren Topologien, z. B. die neuen VSC-basierten Umrichter, hatten wir keine klaren Lösungen. Wir haben entweder durchschnittliche Modelle verwendet, die von einem hohen Standpunkt aus betrachtet ausreichend waren - mit PQ und der allgemeinen Dynamik - oder kundenspezifische Lösungen für anspruchsvollere Projekte wie MMC-Wandler..."

"...Aber wir konnten die Verstärkung der Oberschwingungen oder die Durchdringung mit Oberschwingungen nicht simulieren. Als wir also die komplexe Dynamik von Erneuerbare Energien im Zusammenspiel mit traditionellen Energiesysteme untersuchten, war die Lösung zwar großartig, aber nicht perfekt. Mit dem Vormarsch von eHS in dieser neuen Version werden wir diesen Teil erheblich verstärken. Sie wissen, wir haben mit dem eHS Solver - es war ein großer Durchbruch vor sechs Jahren - damals hatte noch niemand daran gedacht, Leistungsschaltungen auf FPGA zu simulieren. Er wurde von vielen Kund:innen sehr gut angenommen, aber aufgrund früherer Beschränkungen mussten wir uns, wenn man sowohl Erneuerbare Energien als auch große Energiesysteme simulieren wollte, auf den MATLAB-Compiler verlassen, der immer noch unglaublich langsam im Vergleich zu HYPERSIM."

"Wenn Kunden diese besonderen Bedürfnisse hatten besonderen Anforderungen hatten, mussten sie in der Vergangenheit eine Co-Simulation mit dem eHS-Modell in MATLAB und dem Energiesystem in HYPERSIM durchführen, die beide über eine Glasfaserverbindung verbunden waren.-Der Arbeitsablauf war nicht besonders gut, wir haben es zwar gemacht, aber der Arbeitsablauf musste von Fall zu Fall angepasst werden. Wir mussten viele Probleme berücksichtigen, z. B. die Inkompatibilität zwischen software und Verzögerungen bei der Glasfaserverbindung."

IV: "Was bedeutet Ihrer Meinung nach die Integration von FPGA-Simulation zu HYPERSIM zu bringen, bedeutet für dieses Produkt?"

WH: "Die Einführung unseres Nanosekunden-Solvers für die Leistungselektronik in HYPERSIM ist für ein Publikum und eine Branche gedacht, die enorm wächst: alle Technologien Erneuerbare Energien , alle Nutzer von Leistungssystemen und Leistungselektronik. Jetzt haben wir einen anderen Prozessor, der für die Simulation von Leistungselektronik besser geeignet ist: FPGA. Mit dem FPGA können wir eine Menge Ressourcen einsparen - die Geschwindigkeit - und dann die CPU für die Simulation von Wechselstrom- oder langsameren dynamischen Systemen verwenden. So erweitern wir unsere Fähigkeiten, unsere Stärken und unsere Ressourcennutzung sowie die Skalierbarkeit. Und wir ersetzen eine Menge manueller oder kundenspezifischer Arbeit durch eine stärkere, allgemeinere Plattform, die perfekt mit dem übereinstimmt, was der Markt heute verlangt. Es ist wirklich eine Win-Win-Situation für Kund:innen."

"Das FPGA selbst stellt eine weitere Stufe der Integration von OPAL-RT Produkten dar. In unserer gesamten Produktlinie hatten wir starke, erstklassige Produkte, die jeweils unterschiedliche Anforderungen erfüllten. In der Vergangenheit hat jede dieser Anwendungen eine Sache getan sehr sehr gut. Und jetzt sehen wir, wie all unsere Stärken zusammenwachsen und ein Engagement für ein vielfältigeres, anspruchsvolleres Publikum zeigen. Wir haben unsere früheren Stärken mit unseren neuen, aktuellen Stärken verbunden und einige spannende Hybridprodukte entwickelt."

IV: "Abschließend: Was bedeutet Ihrer Meinung nach diese Produkt- und Plattforminnovation?s für die Branche?"

WH: "In der Branche der elektrischen Energiesysteme gibt es natürlich eine Entwicklung wie in jeder anderen Branche auch. In den 1960er Jahren gab es nicht viel Gleichstrom; alles war Wechselstrom. Dann, Ende des 19.60s und Anfang der 1970er Jahre, kamen die traditionellen HGÜ-Systeme ins Spiel - und HYPERSIM tauchte auf aus diesem Hintergrund. HYPERSIM hat sich seither natürlich ständig weiterentwickelt."

"Aber seit Beginn dieses Jahrhunderts - des 21.Jahrhundert Jahrhundert - haben wir aufregende neue Energiequellen und erneuerbare und sich entwickelnde Quellen gesehen. Vor diesem Jahr gab es keine Komplettlösung, die alle aktuellen Energiesysteme mit großer Genauigkeit simulieren konnte - es gab kein perfektes Werkzeug in großem Maßstab. Es gab zwar maßgeschneiderte Lösungen, aber nichts Schlüsselfertiges oder Praktisches für höhere Geschwindigkeiten und größere Netze. Unsere Konkurrenten haben alle viel später mit der Entwicklung von Solvern auf FPGA begonnen als wir - wir haben also in dieser Hinsicht einen großen, starken Vorsprung. Und jetzt verfügen wir über ein umfassendes Wissen über Leistungselektronik, das auf dem Markt konkurrenzlos ist. Und eHS auf HYPERSIM stellt einen Durchbruch in dieser Größenordnung dar und mit dieser Geschwindigkeitzur Bewältigung der Herausforderungen von heute und morgen."

IV: "Weihua, es war mir ein Vergnügen, mit Ihnen zu sprechen, und ich möchte Ihnen für Ihre Zeit danken. Wir haben hier einige sehr wertvolle Erkenntnisse geteilt, also nochmals vielen Dank."

Über die befragte Person:

Weihua Wang wurde 1982 in Peking, China, geboren. Er erwarb 2007 seinen Master of Science an der University of New Brunswick, Kanada. Er arbeitet seit 2009 bei OPAL-RT technologies und ist derzeit als Simulationsspezialist sowie als leitender Vertreter des Asia-Pacific Technical Center tätig.

Seit 2010 ist Weihua an der Entwicklung von Echtzeitmodellen für MMCs beteiligt. In den letzten fünf Jahren hat er acht VSC-HVDC Hardware entwickelt und in Betrieb genommen. Außerdem hat er an den Werksabnahmeprüfungen von Steuerungs- und Schutzsystemen mit Echtzeitsimulatoren für alle fünf MMC-Projekte in China unter Verwendung von OPAL-RT-Simulatoren teilgenommen bzw. diese beaufsichtigt: Nanhui im Jahr 2011, Nan'ao und Zhoushan im Jahr 2013 sowie Xiamen und Lu-xi im Jahr 2015. Derzeit nimmt er an einem Projekt mit CEPRI teil, um einen der größten HIL-Prüfstände zu bauen, um das Hauptnetz des chinesischen Staatsnetzes zu simulieren, das mehr als 18 LCC- oder VSC-basierte HGÜ-Verbindungen umfasst.

Seine Interessengebiete sind die Echtzeitsimulation von VSC-basierten HGÜ-Systemen, Gleichstromverteilungsnetzen und intelligenten Netzen sowie komplexe Mittelspannungsantriebe.