Energieumwandlung und HIL-Simulatoren: Wie GE Vernova dafür sorgt, dass deutsche Züge pünktlich fahren

Das Unternehmen

GE Vernova Power Conversion, ein Geschäftsbereich des breiteren Energieportfolios von GE, liefert fortschrittliche elektrische Technologien und digitale Lösungen für die Umgestaltung der weltweiten Energieinfrastruktur. Das in Berlin ansässige Team konzentriert sich auf Energieumwandlungssysteme, die in Industrie- und Transportumgebungen zum Einsatz kommen, wie z. B. bei Hochgeschwindigkeitszügen, Microgrids und energiekritischen Anlagen, und unterstützt Kund:innen beim Übergang zu Dekarbonisierung, Elektrifizierung und Energieresilienz.

Die Herausforderungen

Mit mehr als 20 aktiven Prüfständen und einer breiten Palette von kundenspezifisch entwickelten Steuerungen stand das Berliner Team von GE Vernova unter wachsendem Druck, die Validierungs-, Support- und Compliance-Prozesse zu rationalisieren. Traditionelle Tests waren hardware und unflexibel, insbesondere für:

• Diagnose seltener Anomalien, die während der abschließenden Tests (FAT) oder der Inbetriebnahme festgestellt werden.
• Umgang mit elektromagnetischen Störungen (EMC) in netzgebundener Eisenbahninfrastruktur.
• Replikation von Feldausfällen über geografisch verteilte Kund:innen hinweg.
• Validierung von Änderungen oder Upgrades an zertifizierten Controllern, ohne langwierige Rezertifizierungszyklen auszulösen.

Ingenieur:innen musste Probleme schnell isolieren, simulieren und beheben - manchmal innerhalb von 10 Tagen, um die engen Liefertermine einzuhalten.

Die OPAL-RT Lösung

Um diese Herausforderungen zu meistern, implementierte GE Vernova die Hardware(HIL)-Simulationsplattform von OPAL-RT, die Skalierbar, wiederholbare und effiziente digitale Tests ermöglicht. Die Lösung konzentrierte sich auf:

• RT-LAB: Die Echtzeit-Simulationsumgebung von OPAL-RT für Multi-Controller-Architekturen.
• eHS (FPGA-basierter Electrical Hardware Solver): Dient zur Simulation von MV7308-Wandlern mit Hochpräzis.
• 200kHz Abtastrate, integrierte Tiefpassfilter und RMS-Rechner: Entscheidend für die Analyse des EMV-Verhaltens und realer Signalinteraktionen.
• Digitale Zwillingsmodellierung: Für die Echtzeit-Nachbildung komplexer Systeme, einschließlich Leistungselektronik, Steuerungen und Netzstörungen.

Durch den Aufbau von Controller-in-the-Loop (CIL)-Testumgebungen konnte das Team Fehler, Stromausfälle, anormale Netzereignisse und vieles mehr simulieren - mit vollem Vertrauen in die Genauigkeit der Ergebnisse.

Die Ergebnisse

GE Vernova sah sofortige und messbare Vorteile durch die Einführung von OPAL-RT:

• Schnellere Problemlösung: Was früher sechs Monate oder länger dauerte, um ein Problem zu diagnostizieren und zu beheben hardware dauert mit HIL nun weniger als 10 Tage.
• Rationalisierte Tests: Jede Code- oder Konfigurationsaktualisierung kann anhand von zuvor identifizierten Fehlern getestet werden, was die Entwicklung erheblich beschleunigt.
• Verbesserter Zertifizierungsworkflow: Teams können Korrekturen validieren, ohne zertifizierte Installationen zu demontieren - das reduziert Risiken und spart Kosten.
• Hohe Akzeptanz in allen Teams: Mit einem wachsenden Auftragsbestand an neuen HIL-basierten Testfällen nutzten die Ingenieur:innen den Simulator zunehmend für F&E, Kund:innen und Tests.
• Verbesserte technische Unterstützung: Das reaktionsschnelle technische Team von OPAL-RT half bei Bedarf, die Modellierung und Konfiguration zu beschleunigen und die Kontinuität des Projekts zu gewährleisten.

Der Echtzeit-HIL-Simulator ist jetzt ein zentraler Bestandteil des Berliner Labors von GE Vernova und unterstützt das Unternehmen bei der Entwicklung robuster, effizienter und sauberer Energieumwandlungssysteme.

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