Alimenter la prochaine génération : la simulation HIL en temps réel au service de l'enseignement et de la recherche

La société

L'Université de technologie de la péninsule du Cap (CPUT) a été créée en 2005 à la suite de la fusion entre Cape Technikon et Peninsula Technikon. Seule université de technologie de la province du Cap-Occidental en Afrique du Sud et la plus grande de la région, la CPUT compte plus de 30 000 étudiants et propose plus de 70 formations. Son Centre pour les systèmes électroniques de puissance distribués (CDPES) se consacre à l'efficacité de l'Énergie , à l'Énergie des énergies renouvelables, aux systèmes d'Énergie s distribués, au contrôle prédictif des convertisseurs de puissance et des entraînements électriques, ainsi qu'à la technologie des capteurs MEMS Énergie .

Les défis

• Mise en place d'un laboratoire d'enseignement et de recherche : création d'un laboratoire de simulation en temps réel dédié à l'enseignement et à la recherche universitaire, afin de permettre aux étudiants de travailler avec les simulateurs en temps réel OPAL-RT et de découvrir comment le prototypage rapide de commandes (RCP) et la simulation « Simulation HIL » (HIL) accélèrent le développement et les tests des systèmes de commande.
• Élaboration de programmes d'études et d'exercices : fournir des exemples de modèles de micro-réseaux et d'électronique de puissance afin de créer des exercices pratiques destinés aux étudiants.
• Progrès en matière de systèmes de commande : développement et amélioration des systèmes de commande pour les convertisseurs de puissance et les entraînements électriques.
• Vérification du projet : mise à disposition d'un système de simulation capable d'effectuer des vérifications tout au long du cycle de vie du projet.

La solution OPAL-RT

• Solution matérielle : OPAL-RT a fourni trois simulateurs en temps réel OP4200 et trois simulateurs en temps réel OP4510. Chaque simulateur en temps réel comprend : un processeur doté de cœurs CPU ; une carte FPGA ; des cartes d'entrée et de sortie : 16 AI, 16 AO, 32 DI et 32 DO.
• Solveurs FPGA pour l'électronique de puissance (eFPGASIM) : un pas de temps typique de 200 ns pour la simulation à haute vitesse de l'électronique de puissance, sans nécessiter de compétences en programmation FPGA. Entièrement compatible avec les modèles SimScape Power Systems, PLECS et PSIM, avec des fonctionnalités intégrées de visualisation et d'analyse des défauts.
• Solveurs CPU pour réseaux électriques (eMEGASIM) : pas de temps typique de 50 µs pour les réseaux électriques et les applications de réseaux intelligents. Entièrement compatibles avec les modèles MATLAB/Simulink et SimScape Power Systems, avec visualisations et analyse des défauts intégrées.

Les résultats

• Amélioration de l'apprentissage des étudiants : cela a permis à plusieurs étudiants de travailler sur des modules pédagogiques consacrés à l'électronique de puissance et aux réseaux électriques à l'aide de modèles MATLAB/Simulink en temps réel, au lieu d'utiliser du matériel physique.
• Essais de contrôle accélérés : a contribué au développement et à l'amélioration des schémas de contrôle des convertisseurs de puissance et des variateurs à l'aide des méthodes RCP et HIL.
• Vérification continue des projets : mise en place d’une « plateforme » fiable permettant d’effectuer des vérifications tout au long de divers projets universitaires et de recherche.

Lire l'article complet