HIL-Testautomatisierung für modulare Multilevel-Umrichter: Wie Siemens Energy die Validierung der Steuerung optimiert hat
Siemens Energie
Energie
06 / 25 / 2024
Das Unternehmen
Siemens Energy - Grid Solutions, eine Geschäftseinheit der Siemens AG, ist ein weltweit führender Anbieter von fortschrittlichen FACTSFlexibel AC Transmission Systems) und HVDC (High-Voltage Direct Current) Systemen. Diese Technologien sind entscheidend für die Integration Erneuerbare Energien in die Stromnetze und gewährleisten Stabilität, Flexibilität und Effizienz bei der weltweiten Stromübertragung.
Siemens Energy ist führend in der Entwicklung und Validierung von modularen Multilevel-Konvertern (MMC), die eine zuverlässige Übertragung von Hochspannungsenergie über große Entfernungen und internationale Grenzen hinweg ermöglichen.
Einer der Vorteile von OPAL-RT ist das nahtlose Zusammenspiel mit MATLAB/Simulink, was es uns ermöglichte, in unserer gewohnten Entwicklungsumgebung zu arbeiten, um die software einzurichten. Dank der kompetenten Unterstützung durch das OPAL-RT-Team konnten wir uns schnell in den Simulator einarbeiten und Lösungen für unseren Anwendungsfall entwickeln.
Frank Schuhmann
Senior Ingenieur:innen, Siemens Energy AG
Die Herausforderungen
Da FACTS- und HGÜ-Systeme eine zentrale Rolle in der modernen Netzinfrastruktur spielen, ist die Qualität der software von entscheidender Bedeutung. Siemens Energy musste:
- Testen Sie software mit hoher Zuverlässigkeit und Konsistenz in verschiedenen globalen Übertragungsprojekten
- Automatisierte Tests von MMC-Steuerungssystemen zur Beschleunigung der Entwicklung und Reduzierung menschlicher Fehler
- Integration der HIL-Simulation in die GitLab CI/CD-Pipeline, um kontinuierliche Tests zu ermöglichen
- Simulation komplexer elektrischer Modelle mit Zeitschritten unter 1 Mikrosekunde, ohne tiefgreifende FPGA-Kenntnisse
- Beibehaltung der Flexibilität zur Unterstützung mehrerer hardware und projektspezifischer Parameter
Die Echtzeit-Validierung der Steuerungs-Firmware und die frühzeitige Erkennung von Leistungsproblemen waren wichtige Ziele ihrer Strategie.
Die OPAL-RT Lösung
Siemens Energy hat sich mit OPAL-RT zusammengetan, um einen automatisierten HIL-Prüfstand für die Validierung der MMC-Steuerung zu entwickeln:
- OPAL-RT's FPGA-basierte eHS Power Electronics Toolbox ermöglicht die Ausführung von Simscape Specialized Energiesysteme Modellen im Sub-Mikrosekundenbereich ohne komplexe FPGA-Entwicklung
- RT-LAB und seine Python-API zur Automatisierung von Modellerstellung, Tests und Datenanalyse
- Ein Flexibel , der direkt aus MATLAB/Simulink heraus läuft und die native Toolchain von Siemens Energy beibehält
- Nahtlose Integration in eine GitLab CI/CD-Pipeline, die die Testausführung bei jeder Codeübergabe oder Zusammenführungsanforderung ermöglicht
Die Ergebnisse
- Schnelle Bereitstellung eines vollautomatischen HIL-Prüfstands, integriert in die CI/CD-Pipeline von Siemens Energy
- Ein Testsystem, das in der Lage ist, kontinuierlich neue software zu validieren, Regressionen zu erkennen und die Leistung des Kontrollsystems unter realen Bedingungen aufrechtzuerhalten.
- Sofortige Rückmeldung an die Entwickler bei jeder Aktualisierung der software , was die Entwicklungsgeschwindigkeit und die Stabilität der software verbessert
- Vereinfachte Integration mit Linux OS und Kompatibilität mit Docker, Ebnet den Weg für Skalierbar Tests Umgebungen
- Zuverlässige, kernübergreifende Überwachung der Ausführungszeit, um Ineffizienzen der Firmware frühzeitig zu erkennen und zu beheben
- Verbesserte Validierung von MMC-Steuerungssystemen über projektspezifische Varianten und hardware hinweg
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