Újszerű interfész algoritmus megvalósítása Power Hardware-in-the-Loop szimulációs környezetben

A villamosenergia-rendszer és az ahhoz kapcsolódó eszközök fejlesztése során kiemelt szereppel rendelkezik a modellezés. A fizikai, valós hálózaton történő tesztelés többnyire nem hatékony és költséges, bizonyos esetekben nem is lehetséges. Ezért szükség van egy rugalmas tesztkörnyezet kialakítására. A számítástechnika fejlődésével lehetőség nyílt arra, hogy a villamosenergia-rendszert lemodellezhessük és valós idejű szimulációk keretén belül tetszőleges vizsgálatokat végezzünk költséghatékonyan, automatizált módon. A Power Hardware-in-the-Loop szimulációval a valós időben futtatott modellhez külső, fizikai erősáramú részt illeszthetünk, amely lehet például teljesítményelektronikai eszköz (inverter).

A PHIL szimuláció sarkalatos pontja a modell és a valós rész közti kapcsolat kialakítása. Az erősáramú csatlakozási pontot alkotó eszközök nemidealitásai miatt a szimuláció stabilitásának és pontosságának biztosítása számos kihívást tartalmaz. A valós időben szimulált modell és a fizikai rész közti kapcsolatot az interfész algoritmus biztosítja, közvetlenül befolyásolva a szimuláció minőségi paramétereit. A nemzetközi szakirodalomban több alapvető interfész algoritmus található, de jelenleg nincs olyan, amely általánosan alkalmazható.

Kutatásom során két kiválasztott interfész algoritmust: az Ideal Transformer Model (ITM) és Transmission Line Model (TLM) algoritmust hasonlítottam össze valós PHIL szimulációk segítségével. Az eredmények alapján mindkét módszer előnyei és hátrányai láthatóvá váltak. A valós idejű szimulátor hardveres lehetőségeinek legjobb kihasználásához a CPU és FPGA alapú szimuláció tulajdonságainak vizsgálatát végeztem, felderítve a hardveres és szoftveres nehézségeket. Az eredmények tekintetében egy újszerű interfész struktúrát alakítottam ki. A módszer egy többszintű interfész, amely CPU és FPGA alapú hardvert együttesen alkalmaz és egyesíti az ITM és a TLM algoritmusok előnyeit. Az új interfész módszer nagyobb stabilitási tartománnyal rendelkezik és tranziens tartományban is precízebb eredményt biztosít. A BME Smart Power Laboratórium eszközkészletét használva az újszerű interfész módszert prototípus inverter készülékek PHIL szimulálásával tesztelem, hangsúlyt fektetve az eddigi interfész algoritmusokhoz képest elért javulás bemutatására.

szerző

• 
  Rózsa Máté
  Villamosmérnöki szak, mesterképzés
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

• 
  Dr. Csatár János
  adjunktus, Villamos Energetika Tanszék

helyezés