Schneider Electric valide le contrôle de filtres harmoniques multi-unités avec la simulation HIL d'OPAL-RT

L'entreprise

Schneider Electric est un spécialiste mondial de la gestion de l'Énergie et de l'automatisation, qui développe des technologies garantissant une alimentation sûre, fiable et efficace des systèmes industriels, commerciaux et résidentiels. Basées à Portland, dans l'Oregon, les gammes de produits AccuSine® PCS+ et PCSn de Schneider Electric sont conçues pour atténuer activement les harmoniques et améliorer la qualité de l'énergie dans les systèmes électriques, en particulier dans les bâtiments commerciaux et les applications industrielles légères, tout en garantissant la conformité avec les normes de réseau telles que IEEE-519 et IEEE-1547.

Les défis

Les produits de filtre harmonique actif (AHF) de Schneider Electric ont dû être validés pour un large éventail de cas d'utilisation exigeants - allant des réseaux globaux de 50 Hz et 60 Hz, aux configurations d'unités multiples empilées (jusqu'à 8 en parallèle), aux impédances de réseau variables, et aux charges équilibrées et déséquilibrées. Ces conditions présentaient des environnements harmoniques complexes susceptibles d'avoir un impact sur les performances des produits, en particulier lors de changements rapides de la demande de puissance réactive. Les essais traditionnels sur le transformateur d'usine étaient limités par les contraintes matérielles, la disparité des fréquences et l'absence de simulation de charge évolutive. En outre, la simulation précise de 8 unités parallèles de 300 ampères, capables d'injecter jusqu'à 2 400 A, représentait un défi important en matière de contrôle et de validation.

La solution OPAL-RT

OPAL-RT a fourni un système de Simulation HIL (HIL) très performant, basé sur le simulateur OP5707 et le solveur FPGA eHSx128, avec le soutien supplémentaire d'un châssis d'extension OP5607. Cette configuration a permis à Schneider d'effectuer des simulations en temps réel de huit unités PCS+ ou PCSn en parallèle, en n'utilisant qu'un seul point de découplage physique pour maintenir la stabilité du système. La solution a permis de simuler des systèmes de distribution triphasés complets, l'injection d'harmoniques, la dynamique des convertisseurs et le comportement des commandes et des communications entre plusieurs unités. La capacité d'OPAL-RT à simuler des convertisseurs sans découplage excessif a permis de tester avec une grande fidélité les scénarios de défaillance, le comportement de la charge et les protocoles de synchronisation propriétaires entre les unités. Les algorithmes de contrôle et les microprogrammes ont pu être développés et validés avant la disponibilité du matériel, ce qui a permis d'accélérer les délais de recherche et de développement et de réaliser de nombreux essais avant le déploiement.

Les résultats

Le système HIL est devenu un outil de développement et de validation essentiel pour les solutions de qualité de l'énergie de Schneider. Il a permis à l'équipe d'ingénieurs de :

• Simuler des configurations complètes de 8 unités dans des conditions de réseau variables, y compris des réseaux faibles et des perturbations harmoniques.

• Détecter et résoudre les problèmes des clients sur le terrain en recréant des scénarios harmoniques problématiques.

• Valider les performances du contrôle sur les fréquences du réseau mondial avant de déployer le matériel à l'échelle internationale

• Tester avec précision la stabilité et la mise au point des microprogrammes, afin d'améliorer la confiance lors de la mise en service du site.

• Commencer le développement de produits avant que le matériel physique ne soit disponible, ce qui accélère les cycles d'innovation

Le système a également permis à Schneider d'aller au-delà des contrôles de fonctionnalité de base et de se concentrer sur l'amélioration réelle des performances au cours des essais sur le terrain.

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