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電車の電力機器のHILテスト

グリッドインターフェース、Electric Drive、およびパワーエレクトロニクス向けコントローラのテスト

電車はさまざまなコンポーネントやシステムで構成されています。Electric Driveやその他の電力機器コンポーネントの数は、電動車両の数に応じて大きく異なります。通常の列車の用途では、多数のI/Oチャンネルを使用して仮想テスト環境全体を構築することが必要となります。スケーラビリティやタイミングの要件を満たすうえで、テストソリューションを調整できることも重要です。システムの複雑度や動作を確認できる時間の制限も考慮すると、テストの大半をラボで快適に実行できることは大きな利点です。

適用分野

  • トラクションコンバータ
  • 補助コンバータ(オンボード電源)
  • バッテリの充電
  • 主変圧器、整流器、およびエネルギーの配給を含む電源接続

要点

  • 個々のコンポーネントに合わせたテストシステムの調整
  • 単一のコンポーネントからバーチャルトレインにまで拡張することが可能
  • 複数の並列モーターのサポート
  • 多数のパワーエレクトロニクスの統合
  • 大規模なシミュレーションモデルに対応するマルチコアアプリケーション
  • 多数のI/Oチャンネル
  • FPGAプリプロセス処理およびI/Oアクセスの最適化により、プロセッサベースシミュレーションのサイクルタイムを大幅に短縮
  • FPGAベースおよびプロセッサベースのシミュレーションプラットフォームの相互作用
  • 電気回路図の作成による電力機器のシミュレーション
  • XSG Utils LibraryのI/OファンクションライブラリとDS2655 FPGA Base Boardの柔軟なI/Oにより、ユーザ固有のI/O設定を使用したI/Oボードの設計が可能

鉄道用ECUのテストに対応したHILシミュレータの例

マルチプロセッサシステムのサポート

2台以上のSCALEXIO®プロセッサユニットを連結すると、処理能力が増大し、大規模なテストシステムに対応することができます。十分な帯域幅を確保するため、システムはIOCNET経由で接続します。設定ソフトウェアであるConfigurationDesk®により、包括的なプロジェクトを1つ作成するだけで、容易なモデリングを実現できます。

調整可能なI/O

DS2655 FPGA Base BoardはI/Oモジュールを使用して拡張することができるため、総合的なI/O要件に対応することができます。右のシミュレータセットアップ例には、30のI/Oモジュールと3つのプロセッサユニットを備えた6つのDS2655が含まれています。システム全体では、Hypertacコネクタによって利用できる500以上のI/Oチャンネルが提供されています。演算処理性能とIOCNETの卓越したI/Oアクセスにより、20 µsを下回るサンプル時間(2xサンプル時間を下回る入力から出力までのレイテンシ)でシミュレーション全体を実行することができます。SCALEXIOシステムは、dSPACEエンジニアリングサービスを通じて、すべてのプロジェクト要件に合わせて調整することが可能です。

モーターの制御とシミュレーション

新しいDS2655M2 Digital I/O Moduleは、32個のデジタルI/Oチャンネルが追加されたDS2655 FPGA Base Boardを搭載しているため、位置センサなどのデジタル信号をより多く取得したり生成したりすることができます。I/Oチャンネルは、RS232ベースおよびRS485ベースの通信の送信側または受信側として設定することもできます。そのため、適切なFPGAベースのプログラミングを用いれば、SSL、EnDat、HIPERFACEなどのプロトコルベースの位置センサや、インクリメンタルエンコーダなどのデジタルエンコーダをシミュレートすることができます。FPGAは、使用事例に応じてXilinx® System Generatorでプログラミングされます。また、dSPACE FPGA Programming Blocksetで生成されたFPGAアプリケーションはdSPACE ConfigurationDeskに容易にインポートできるため、SCALEXIOシステム全体をグラフィカルに設定することが可能です。DS2655 FPGA Base Boardは、リボンケーブル経由で最大5個のI/Oモジュールに接続できるため、チャンネル数を必要に応じて柔軟に設定できます。

同期化

サンプル時間が短いため、ジッタの影響は可能なかぎり低減させる必要があります。同期化については、さまざまな手法がI/Oチャンネルの要件に応じて利用可能です。ゲートドライバを取得するためにモジュールを含む2枚以上のDS2655 FPGA Base Board間のジッタを最小化させる場合には、適切なI/Oチャンネルを介してスタックを相互に同期させます。これにより、2つのFPGAクロックのジッタによって複数のボードを同期させることができます。

XSG Utils Libraryは、リアルタイムFPGAアプリケーションのユーザに、プロジェクトを実装するための機能強化されたFunctionブロックを提供します。このライブラリは完全にオープンで、ラピッドコントロールプロトタイピング(RCP)やHIL(Hardware-in-the-Loop)シミュレーションで使用することができます。汎用的なプログラミングが可能なため、自由なプログラミングが可能なdSPACEリアルタイムFPGAプラットフォームであればすべて、このライブラリを適用できます。

dSPACEは、さまざまなライセンスモデルを提供しています。

  • FPGAおよびプロセッサアプリケーションの開発者向けのXSG Utils Library
  • 既存のSimulink®モデルに事前設定されたFPGAアプリケーションを組込むためのXSG Utils Interface Library

利用可能なFunctionブロック

  • スコープ
  • PWM信号計測
  • PWM信号生成
  • ルックアップテーブル
  • I/Oアクセスファンクション
  • „積分器
  • PIコントローラ
  • 平均値計算
  • 正弦波生成
  • 離散一次遅れ(PT1)
  • スケーリング
  • 波形テーブルベースのエンコーダ
  • APU
  • スモールアプリ
  • バージョン情報