Simulation HIL plateforme au Laboratoire de recherche sur l'Énergie propre

La société

L'Université technologique de Nanyang (NTU) à Singapour est une université de recherche autonome de renommée mondiale, classée 11e au niveau mondial et 1re en Asie dans le classement mondial des universités QS 2018. Rattaché à l’École d’ingénierie électrique et électronique (EEE) de la NTU, le Laboratoire de recherche sur l’ Énergie ation propre (CERL) se consacre à la R&D dans les domaines des techniques de gestion de l’ Énergie , des stratégies de stockage de l’ Énergie et des commandes de convertisseurs de puissance pour les réseaux intelligents et les micro-réseaux.

Les défis

• Coût et durée élevés liés à la mise en place des installations physiques : la mise en place d'installations matérielles complètes pour les grands systèmes multi-micro-réseau s — comprenant des sources d'Énergie s renouvelables, des dispositifs de stockage et des convertisseurs de puissance — est une tâche extrêmement fastidieuse, chronophage et coûteuse pour les projets soumis à des contraintes de délai.
• Précision de simulation inférieure à la microseconde : les essais HIL en temps réel des commandes de moteurs électriques et de la dynamique des convertisseurs rapides nécessitent un échantillonnage de simulation inférieur à une microseconde afin d'obtenir une faible latence de communication qui reproduise fidèlement la réalité.
• Exécution simultanée de plusieurs projets : le CERL accueille chaque année de nombreux étudiants de troisième cycle (doctorat, master d'ingénierie, master scientifique), des projets de fin d'études (FYP) et des projets de conception et d'innovation (DIP), ce qui nécessite une infrastructure hautement reconfigurable, capable de prendre en charge simultanément plusieurs équipes de recherche.
• Validation de l’ Énergie e transactive complexe : l’expérimentation de nouvelles stratégies de régulation, telles que le projet « Novel Hierarchical Transactive Énergie Management System (HTEMS) » d’une durée de 3,5 ans et financé par l’EMA, nécessite une intégration parfaite entre les réseaux électriques simulés et les contrôleurs matériels physiques.

La solution OPAL-RT

Grâce à un financement accordé par l’Autorité de régulation du marché de l’ Énergie (EMA) et la Fondation nationale pour la recherche (NRF CREATE) de Singapour, le CERL a mis en place une infrastructure de test HIL et PHIL polyvalente :

• Simulateurs en temps réel OP5600 et OP5607 : déploiement de simulateurs numériques OPAL-RT hautes performances permettant d'exécuter des modèles dynamiques en temps réel de micro-réseaux CA/CC complexes et de réseaux de distribution.
• plateformeHIL intégrée : simulations numériques OPAL-RT associées à des dispositifs matériels physiques, ce qui réduit considérablement le temps de configuration et permet un prototypage sûr et rapide des contrôleurs.
• Extension Power-HIL (PHIL) de 45 kVA : intégration d'un amplificateur de puissance triphasé de 45 kVA permettant de relier directement les simulations numériques en temps réel à des équipements physiques, notamment des batteries lithium-ion, des supercondensateurs, des sources d'alimentation programmables et des charges.
• Architecture multi-utilisateurs reconfigurable : conception d'un environnement flexible permettant de mener simultanément plusieurs projets de recherche d'étudiants et de doctorants sur les simulateurs OPAL-RT.

Les résultats

• Mise en œuvre du projet HTEMS : réalisation réussie d'expériences HIL sur des micro-réseaux hybrides CA/CC, des systèmes hybrides de stockage d'Énergie s et des dispositifs de rétablissement dynamique de la tension, répondant ainsi aux objectifs clés du projet HTEMS financé par l'EMA.
• Résultats scientifiques de premier plan : auteur de nombreux articles de recherche publiés dans des revues et dans le cadre de congrès internationaux de premier plan.
• Recherches étudiantes primées : des étudiants en licence participant au projet de fin d’études (FYP) et au programme DIP ont vu leurs articles acceptés lors de la Conférence internationale 2018 de l’IEEE sur les technologies innovantes des réseaux intelligents (ISGT ASIA). Par ailleurs, les étudiants du programme DIP ont remporté la 2e place du concours opposant dix groupes de travail de l’EEE consacrés aux réseaux intelligents.
• Capacités de test étendues grâce à PHIL : ce système a comblé le fossé entre les modèles de simulation et le matériel d’ micro-réseau physique, permettant ainsi aux chercheurs d’évaluer les caractéristiques de performance avancées dans des conditions réelles de charge et de stockage.

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