Güç Elektroniği Döngü İçi Donanım (HIL) Testi
Batarya ve enerji depolama sistemlerini tasarlayın ve simüle edin
Döngü içinde donanım (HIL) testi, gömülü kodunuzu sistem donanımına ihtiyaç duymadan test etmeye başlamanıza izin veren gerçek zamanlı simülasyondur. Bu, geliştirilmekte olan kod spesifikasyonlar dahilinde çalışmıyorsa, donanıma zarar verebilecek anormal ve arıza koşullarını test etmenizi sağlar. Güç elektroniği kontrol sistemleri, elektrik tabanlı ulaşım ve yenilenebilir enerji sistemlerinin ayrılmaz parçalarıdır. Prototipleri test ederek bu kontrol sistemleri için gömülü kodu doğrulamak zordur çünkü donanım hasarı riski, sistemleri tüm geçici koşullar aralığında çalıştırmanızı engeller.
Döngü içinde donanım simülasyon performansı, hem modellediğiniz elektrik sistemi dinamiklerinin karmaşıklığına hem de kullandığınız gerçek zamanlı bilgisayar donanımına bağlıdır. Örneğin, motor sürücü inverterinin güç elektroniği anahtarlama davranışının nasıl modelleneceğini seçebilirsiniz. Hızlı hesapladığı ve gerekli dinamikleri sağladığı için, anahtarlama periyodu boyunca voltajın ortalamasını alan bir ortalama değerli evirici modeli kullanabilirsiniz. Ve güç elektroniği bileşenleri tarafından enjekte edilen harmoniklerin etkisini anlamak için, bunların açma-kapama davranışlarını dahil etmeniz ve döngü içi donanım bilgisayarının işlemcisindeki yükü kabul etmeniz gerekir.
Anahtarlama davranışını simüle ederken gerçek zamanlı davranışı sağlamak için, simülasyon örnekleme frekansınızı gerçek sistemin beklenen anahtarlama hızından 100 kat daha hızlı çalıştırmanız gerekir. Örneğin, 10 KHz’lik bir anahtarlama frekansında çalışan bir motor kontrol uygulamasında, anahtarlama cihazlarının neden olduğu doğrusal olmayan durumları yakalamak için döngü içinde donanım simülasyonunun 1 MHz’de çalışması gerekir. 1 MHz ve daha yüksek hızlarda simülasyon çalıştırmak için gerçek zamanlı sistemin düşük I/O gecikmesine ve çalışma frekansına ulaşabilen bir işlemciye sahip olması gerekir.
Güç elektroniği sistemleri için döngü içinde donanım testi gerçekleştirirken, anahtarlama dinamiklerine sahip sistemleri simüle etmek için bir CPU’nun mu yoksa FPGA’nın mı daha iyi olduğuna dair kesin bir kılavuz yoktur. Karar verirken, modelin karmaşıklığını, güç elektroniğinin matematiksel detayını, yüklerin ve güç kaynaklarının modelleme detayını ve test sistemi I/O’larının kanal sayısını ve türlerini göz önünde bulundurmanız gerekir. Döngü içinde donanım sisteminiz masaüstü simülasyon modelini birden çok çekirdeğe ve farklı işlemci türlerine bölebiliyorsa, hem CPU’ları hem de FPGA’ları kullanmanın yararlı olduğunu görebilirsiniz.
MATLAB ve Simulink ile Döngü İçinde Donanım Simülasyonu
Güç elektroniği sistemleri için döngü içinde donanım testi, aktif ve pasif devre bileşenlerinin, yüklerin ve güç kaynaklarının elektriksel davranışını modelleyen bir kontrol sistemi simülasyonu ile başlar. Simulink® ve Simscape Electrical™ ile sistem modelinizi oluşturabilir ve simüle edebilirsiniz. Simulink Coder™ kullanarak elektrik modelinden C kodu oluşturun ve HDL Coder™ üzerinden HDL kodu oluşturun. Bu kodu, kontrol kodunu test etmek için gerçek zamanlı bir bilgisayara dağıtarak, onu bir dizi normal ve hatalı çalıştırma koşulu için doğrulamanıza izin verebilirsiniz. Simulink Real-Time™ ile, kodu Speedgoat gerçek zamanlı hedef makinelerine uygulayabilirsiniz. Ayrıca Speedgoat, batarya yönetim sistemlerini (BMS), elektrikli aktarma organlarını ve yenilenebilir güç sistemlerini test etmenize izin vererek döngüdeki güç donanımını destekler. Speedgoat ile Izgara Tarafı Dönüştürücülerin HIL Testi hakkında daha fazla bilgi edinin.
