Un banc d'essai HIL innovant pour la validation des logiciels des onduleurs embarqués SOCOMEC

La société

SOCOMEC est un groupe industriel international présent sur les cinq continents, spécialisé dans les équipements électriques destinés aux secteurs des services et de l’industrie. En tant qu’ chef de file e dans les domaines de la commutation et de la protection, de l’efficacité de l’ Énergie et des convertisseurs de puissance — tels que les alimentations sans coupure (ASI) —, SOCOMEC mise sur l’innovation continue afin de garantir une haute disponibilité, la sécurité et des performances d’ Énergie s optimales pour les infrastructures électriques critiques.

Les défis

• Contraintes strictes en temps réel : la validation des logiciels embarqués destinés aux convertisseurs électroniques de puissance fonctionnant à des fréquences de découpage supérieures à 10 kHz nécessitait des modèles de simulation en temps réel ultra-rapides fonctionnant à plus de 200 kHz (jusqu’à 1 MHz pour les modèles de convertisseurs).
• Complexité élevée des circuits : le simulateur HIL devait prendre en charge simultanément plus de 150 variables de simulation, plus de 50 semi-conducteurs, 36 entrées de commande PWM et 30 signaux de sortie analogiques en temps réel.
• Longs délais de recompilation : les outils de simulation traditionnels basés sur des FPGA nécessitaient de longs processus de compilation des FPGA chaque fois que des modifications étaient apportées aux schémas des circuits de conversion.
• Formes d'onde variées du réseau électrique : Tester la fiabilité des produits face à des conditions environnementales extrêmes et à des perturbations mondiales de tension et de fréquence du réseau qui ne peuvent être reproduites ni facilement ni en toute sécurité sur des bancs d'essai physiques.

La solution OPAL-RT

SOCOMEC a mis en place une solution HIL intégrée, comprenant du matériel et des logiciels NI et OPAL-RT :

• Solveur OPAL-RT eHS sur FPGA FlexRIO : mise en œuvre du solveur en temps réel eHS64 sur une carte FPGA NI FlexRIO intégrée à un châssis NI PXI Express, permettant ainsi d'apporter des modifications instantanées au schéma sans avoir à recompiler le FPGA.
• Unified VeriStand & LabVIEW Environment: Utilized NI VeriStand to manage real-time I/O, acquire signals, and run LabVIEW environment models for lower real-time constraint components like batteries and motors (< 5 kHz).
• Séquences de test automatisées via TestStand : en collaboration avec MESULOG, conception de modules TestStand axés sur les besoins métier et de séquences de test automatisées pour les tests de non-régression et d'injection de défauts sur les cartes des unités sous test (UUT).
• High-Fidelity Converter Simulation: Simulated fast-switching power converters and related filters at microsecond/sub-microsecond time steps (< 1 MHz solver execution).

Les résultats

• Reconfiguration de modèle en moins d'une minute : nous avons mis au point une solution permettant de modifier les schémas des circuits électroniques de puissance numériques et d'obtenir les résultats de simulation en moins d'une minute, ce qui évite des heures de compilation FPGA.
• Déploiement rapide du système : les ingénieurs système de NI, OPAL-RT et MESULOG ont mis le banc d'essai HIL pleinement opérationnel en moins d'une semaine.
• Validation logicielle sans risque : a fourni aux développeurs une « plateforme » sans risque leur permettant de tester des fonctionnalités complexes, d’introduire des modes de défaillance et de reproduire des séquences d’erreurs en toute sécurité.
• Amélioration de la fiabilité du réseau électrique mondial : cela a permis de réaliser des essais rigoureux dans des conditions de températures extrêmes et de dégradation de la tension et de la fréquence du réseau électrique mondial, que les bancs d’essai physiques ne pouvaient pas reproduire.
• Amélioration de la qualité et réduction des délais de mise sur le marché : des tests de non-régression automatisés et standardisés qui accélèrent considérablement les cycles de développement des produits tout en renforçant leur fiabilité.

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