RT23 | Conception assistée par HIL pour l'émulation de puissance des machines électriques en temps réel PHIL

Le système proposé est un émulateur de machine synchrone à aimant permanent (PMSM) qui utilise le concept de simulation de puissanceSimulation HIL (PHIL). Les systèmes PHIL émulent un système électrique physique au moyen d'un système de puissance qui comprend des éléments tels que le simulateur numérique en temps réel (DRTS), l'amplificateur de puissance (PA), le réseau de couplage (CN) et l'algorithme d'interface (IA). La Simulation HIL (HIL) et PHIL diffèrent en ce qui concerne les signaux échangés entre le simulateur et l'objet sous test. Avec PHIL, il est possible de tester non seulement le contrôleur de l'objet sous test, mais aussi le matériel à sa puissance nominale, sans qu'il soit nécessaire de l'installer dans l'environnement réel où il sera utilisé. PHIL est une technique puissante pour tester et démontrer des systèmes d'une manière rigoureuse et dynamique qui n'est pas réalisable avec d'autres méthodologies. Ceci étant dit, il est maintenant possible d'approfondir les détails du système proposé. Du point de vue matériel, l'émulateur PMSM de ce projet est constitué d'un onduleur triphasé à source de tension (VSI) connecté à un réseau de couplage RL, et de capteurs de tension et de courant. Du point de vue logiciel, le système est constitué d'un simulateur numérique en temps réel, où tous les calculs et les contrôles du système PMSM émulé sont effectués. Dans cette unité, il y a un modèle électrique et un modèle mécanique du PMSM en cours d'émulation. Le modèle mécanique calcule la vitesse de la machine émulée sur la base du courant circulant dans le circuit PHIL. Le modèle électrique calcule les courants de phase qui circuleraient dans le circuit original sur la base de l'acquisition des tensions appliquées par l'objet sous test. Avec les courants calculés, l'émulateur peut estimer les tensions de contre-électricité que la machine réelle appliquerait dans le système réel et qui, au lieu de cela, sont appliquées par le VSI. Afin d'obtenir des résultats expérimentaux du système proposé, le HIL OP4610XG d'OPAL-RT Technologies est utilisé dans ce projet. En outre, l'objet sous test considéré est un onduleur triphasé capable de contrôler la vitesse ou le couple du PMSM, contrôlé par un système sur module de National Instruments (sbRIO-9651) dans une carte de contrôle dédiée (PED-Board). Afin de valider l'émulateur PMSM proposé, il est tout d'abord nécessaire d'obtenir les formes d'ondes idéales de l'objet sous test contrôlant un PMSM réel et de les utiliser comme références pour les comparaisons. Pour ce faire, les sorties PWM du contrôleur de l'objet sont connectées aux entrées numériques de l'OP4610XG, qui émule un onduleur triphasé connecté à un PMSM, et les formes d'ondes de référence peuvent alors être obtenues. D'autre part, pour valider le système PHIL proposé, le modèle PMSM à l'intérieur de l'OP4610XG est remplacé par un réseau de couplage RL connecté à un onduleur triphasé. Les entrées de ce second onduleur sont maintenant connectées aux sorties d'une seconde carte PED, qui exécutera le modèle complet de la machine et contrôlera cet onduleur. Dans cette mise en œuvre, il est important de souligner que le matériel du DUT et du PHIL, le réseau de couplage, les capteurs et les alimentations sont mis en œuvre dans l'environnement HIL de l'OP4610XG. En d'autres termes, l'OP4610XG est utilisé pour réaliser une simulation d'une simulation, ce qui rend le système encore plus écologique et plus sûr, tout en permettant de valider toutes les fonctionnalités de contrôle et les réponses physiques du PHIL proposé. Ce projet a déjà obtenu des résultats significatifs en utilisant la méthodologie de test présentée, par exemple, la validation de l'émulateur PMSM proposé en utilisant différentes inductances de couplage. Cette mise en œuvre apporte de la flexibilité sans perdre en précision, puisque tout paramètre du matériel peut être modifié à l'intérieur de l'OP4610XG sans qu'il soit nécessaire de recourir à des connexions physiques.