Simulation HIL OPAL-RT pour la R&D sur les variateurs de fréquence
Récolte
Énergie
01 / 21 / 2026
L'entreprise
Fondée en 1998 et basée à Pékin, Harvest est l'un des principaux fabricants spécialisés dans la R&D, la production et la vente de variateurs de fréquence moyenne tension (MV VFD) en Chine. Avec plus de 400 employés et 27 ans d'expertise dans la technologie MV VFD, la société a rejoint Schneider Electric (une entreprise classée au Fortune Global 500) en 2011, devenant son centre mondial de R&D et sa base de production pour les variateurs de fréquence moyenne tension.
La gamme de produits Harvest couvre des tensions de sortie comprises entre 3,3 kV et 13,8 kV et des capacités de sortie allant jusqu'à 52 MVA, y compris des variateurs de fréquence moyenne tension (MV VFD) refroidis par air, refroidis par eau et régénératifs à quatre quadrants. Ces produits sont dotés d'un contrôle vectoriel pour les moteurs asynchrones et synchrones, prenant en charge diverses charges et trouvant de nombreuses applications.
Début 2024, OPAL-RT Chine s'est associé à Harvest pour fournir une solution complète de test de simulation HIL pour les variateurs de fréquence moyenne tension conçus pour divers types de moteurs.
plateforme Simulation HIL OPAL-RT plateforme la pression sur l'occupation du prototype de test et accélère la session de validation de l'algorithme de contrôle, ce qui est également conforme au concept de R&D de Harvest.
Ingénieur logiciel chez Harvest
Les défis
Harvest a rencontré de multiples obstacles techniques lors de la modélisation et des essais du VFD MV :
- Simulation EMT à forte intensité de calcul pilotée par des topologies MV VFD en cascade et des fréquences de commutation élevées
- Diversité des moteurs et des capteurs, rendant impossible toute validation physique complète
- Risques élevés pour la sécurité et cycles de test longs lors de la validation des conditions d'exploitation extrêmes sur le matériel
La solution OPAL-RT
Pour relever ces défis, OPAL-RT China a déployé une solution complète Simulation HIL HIL), combinant du matériel et des logiciels de pointe ainsi qu'une assistance locale :
- Matériel : simulateur haut de gamme OP5707XG d'OPAL-RT, offrant des interfaces E/S évolutives pour les topologies à pont complet ou à convertisseur en cascade triphasées 8-13. Pour les topologies de niveau supérieur, telles que les systèmes à pont complet en cascade 50+, la communication par fibre optique transmet les signaux de commutation et les mesures de tension/courant.
- Logiciels : eHS (boîte à outils électronique de puissance basée sur FPGA) d'OPAL-RT pour la simulation ultra-rapide de l'électronique de puissance (pas de temps de l'ordre de la nanoseconde, fréquences de commutation supérieures à 200 kHz) et une riche bibliothèque de modèles de moteurs/capteurs; ARTEMiS boîte à outils électrique basée sur CPU) pour le découplage de systèmes à grande échelle, l'exécution multi-taux et la simulation économique de redresseurs sans compromettre la précision.
- Assistance locale : services complets, y compris la conception intégrée d'armoires, le développement de modèles avant déploiement et les tests en boucle ouverte, une assistance technique 24 h/24 et une maintenance haut de gamme.
Pour relever ces défis – simuler toutes les variantes de produits, valider diverses conditions réelles et effectuer des tests extrêmes en toute sécurité –, nous avons intégré plateforme de simulation HIL d'OPAL-RT plateforme notre département R&D.
Ingénieur logiciel chez Harvest
Les résultats
La solution HIL d'OPAL-RT a transformé les processus de test et de R&D des variateurs de fréquence de Harvest :
- Vérification accélérée de l'algorithme de contrôle
- Reproduction du problème sur site activée dans le laboratoire
- Test multi-moteurs pris en charge sur un seul banc
- Détection précoce des défauts du programme de contrôle dès le début du développement
- Test facilité en conditions de défaillance sécurisées
- Accélérerle le développement de produits grâce à des données de simulation fiables
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FAQ
Trouvez les réponses à vos questions
Pourquoi la simulation EMT en temps réel pose-t-elle des difficultés pour les topologies de variateurs de fréquence moyenne tension à pont en H en cascade ?
Les systèmes à pont en H en cascade associent un comportement de commutation à plusieurs niveaux à des réseaux de transformateurs et de redresseurs étroitement couplés, ce qui se traduit par un nombre élevé d'états et une charge de calcul importante. La prise en compte de la dynamique de commutation, du déphasage et des interactions de contrôle en temps réel nécessite souvent des méthodes de partitionnement spécialisées et une accélération par FPGA.
En quoi l'approche ARTEMiS eHS et ARTEMiS permet-elle la simulation en temps réel d'entraînements complexes ?
Dans ce flux de travail, la commutation des onduleurs à haute fréquence et la dynamique des convertisseurs peuvent être exécutées sur un FPGA à l'aide d'eHS, tandis que les réseaux couplés de plus grande envergure, tels que les transformateurs et les redresseurs, fonctionnent efficacement sur le CPU grâce à ARTEMiS. L'exécution à plusieurs vitesses et le découplage des modèles permettent de préserver la fidélité tout en respectant les contraintes de temps réel.
Quels aspects des algorithmes de commande des variateurs de fréquence pour véhicules motorisés peuvent être validés à l'aide de la simulation HIL ?
Les tests HIL permettent de valider des stratégies de commande telles que la commande V/f et la commande vectorielle pour les machines asynchrones et synchrones, ainsi que des comportements sensibles au timing comme les changements de mode, les séquences de commutation et la logique de protection. Ils prennent également en charge les tests de régression afin de détecter les problèmes liés aux programmes de commande dès les premières phases du développement.
Un seul banc HIL peut-il prendre en charge plusieurs types de moteurs et plusieurs modèles de rétroaction des capteurs ?
Oui. Une configuration HIL en temps réel bien conçue peut prendre en charge plusieurs modèles de moteurs — tels que les machines à induction et les moteurs à aimants permanents (PMSM) — ainsi que des modèles de capteurs comme les codeurs incrémentaux et les résolveurs. Cela permet de couvrir un plus large éventail de configurations sur site chez le client sans avoir à reconstruire des bancs d'essai physiques pour chaque scénario.
Quels types d'essais de défaut et de protection peuvent être validés dans un environnement simulé de variateur de fréquence moyenne tension ?
Un environnement de simulation en temps réel permet de vérifier le comportement des dispositifs de protection dans des conditions telles que les événements de commutation, les défauts à la terre, la détection de déséquilibre de phase, ainsi que les scénarios de surtension ou de sous-tension sur le bus. Cela permet une validation plus sûre des stratégies de protection dont les essais sur des prototypes physiques s'avèrent coûteux ou risqués.
Comment OPAL-RT facilite-t-il le déploiement au-delà de la plateforme matérielle et logicielle ?
OPAL-RT peut fournir une assistance à l'intégration couvrant le développement de modèles, la validation préalable au déploiement, l'aide à la mise en service sur site et le support technique continu. Cela permet de réduire la courbe d'apprentissage pour les nouveaux utilisateurs, de raccourcir les délais de débogage et d'améliorer la continuité du projet à mesure que les exigences évoluent.
Énergie
03 / 17 / 2025
Essais de prototypes de pointe de dispositifs PAC pour l'industrie de l'énergie
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Protecta Electronics s'appuie sur la technologie de simulation en temps réel d'OPAL-RT pour tester et valider les dispositifs de protection, d'automatisation et de contrôle (PAC) destinés à l'industrie de l'énergie. En automatisant des scénarios de test complexes, Protecta a rationalisé la R&D, assuré la conformité aux normes mondiales et amélioré la coordination entre les relais de protection, ce qui favorise la sécurité et la fiabilité du réseau.
Énergie
11 / 22 / 2024
Faire progresser les systèmes Énergie grâce à la recherche et à l'innovation de pointe
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L'unité Intelligent Clean Énergie Systems du LIST utilise laplateforme HYPERSIM d'OPAL-RT pour modéliser le réseau électrique luxembourgeois en temps réel. Leur système avancé de surveillance, de protection et de contrôle à grande échelle (WAMPAC) améliore la stabilité du réseau, optimise les performances et favorise la transition de l'Europe vers des systèmes Énergie plus intelligents, plus propres et plus résilients.
Énergie
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Dominion Energie améliore la formation de la main-d'œuvre grâce au simulateur de formation automatisé de poste (SATS)
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Découvrez comment Dominion Energie a construit un simulateur de formation automatisé de poste (SATS) en utilisant la plateforme simulation en temps réel d'OPAL-RT pour améliorer la préparation de la main-d'œuvre. En reproduisant des scénarios réalistes de réseaux électriques, y compris des pannes et des coupures, le programme SATS améliore la formation des opérateurs de réseaux, soutient la préparation aux situations d'urgence et renforce la fiabilité globale du réseau.
EXata CPS a été spécialement conçu pour des performances en temps réel afin de permettre des études de cyberattaques sur les réseaux électriques à travers la couche du réseau de communication de n'importe quelle taille et se connectant à n'importe quel nombre d'équipements pour des simulations HIL et PHIL. Il s'agit d'une boîte à outils de simulation à événements discrets qui prend en compte toutes les propriétés physiques inhérentes qui affecteront le comportement du réseau (câblé ou sans fil).