P-HIL – Tummelfeld für die neuesten AC und DC Technologien von REGATRON - REGATRON Programmable Power Supplies -Your reliable Partner

Moderne Speichertechnologien, intelligente Stromnetze und Elektromobilität haben in den letzten Jahren eine nie dagewesene Verbreitung erfahren. Um solche Systeme zu testen und zu optimieren, werden zunehmend sogenannte P-HIL-Anwendungen eingesetzt: Ein virtuelles Funktionsmodell steuert die Leistungselemente wie Fahrzeugumrichter, Netzwechselrichter oder Gleichstromsteller in ihrer realen Position im System, dessen Ausgangsgrößen werden in das Modell zurückgeführt und bilden somit einen geschlossenen Regelkreis.

Power Hardware-in-the-Loop P-HIL ist eine fortschrittliche Simulationstechnik, die für die Entwicklung und Prüfung moderner elektrischer Systeme unerlässlich geworden ist. In einer PHiL-Umgebung wird «echte Hardware» in eine Echtzeitsimulation integriert, was eine genaue und zuverlässige Bewertung des Systemverhaltens unter realen Bedingungen ermöglicht. Der grosse Vorteil von P-HIL liegt darin, dass Entwickler, Testingenieure und Forschende analysieren können, auf welche Weise physische Komponenten mit einem simulierten Modell des Gesamtsystems interagieren. Dies verringert die Einsatz-Risiken vor allem im Bereich von Überlast, Notfallsituationen und Stossbelastungen, zeigt Schwachstellen auf und optimiert gleichzeitig die Systemleistung. Die PHiL-Methode ermöglicht nicht nur die sehr detaillierte Prüfung der Hardware, sondern auch die Analyse des Zeitverhaltens, der Stabilität und der Reaktion des Modells auf Einflussfaktoren unterschiedlicher Herkunft.

p-hil-application-functional-prinziple — Mit einem P-HiL Setup können die Hardware-Komponenten eines grösseren Systems direkt mit einem simulierten Anlagemodell zusammenarbeiten. Dies ermöglicht eine sehr detaillierte Analyse des gesamten Systemverhaltens unter den verschiedensten Bedingungen. Das Anlagemodell steuert dabei die REGATRON AC- bezw. DC-Leistungsstromquellen aus, welche daraus die "Umgebungsbedingungen" für die zu testende Hardware erzeugen. Die Ausgangssignale der Hardware werden in das Modell zurückgeführt und führen somit zu einem geschlossenen Regelkreis.

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P-HIL in der Praxis

P-HIL wird vor allem im Bereich der Elektro- und Energietechnik eingesetzt:

Erneuerbare Energien: Evaluation des Verhaltens grosser Photovoltaik-Systeme, Windenergie-Systeme, Wechselrichteranlagen unter verschiedenen Netzbedingungen
Smart Grids: Verhalten eines Smart Grids mit seinen dezentralisierten Speichern, Übertragungsleitungen, Überlastelementen; Evaluation von Schutzstrategien, Verhalten bei ‘Brown-out’ und ‘Black-out’ – Bedingungen unter Berücksichtigung von Laufzeiten
Gross-Energiespeicher: Testen von grossen Energiespeichern und deren Leistungsperipherie, Evaluation von Strategien für optimierte Lade- und Entladeverfahren, Alterung und Zyklenfestigkeit
Elektrofahrzeuge: Prüfung und Optimierung von Antriebssystemen, Anpassung von Schnell-Ladegeräten, Testen von Ladeverfahren, Verhalten im Überlastfall, Verhalten bei extremen Temperaturen, Fahren und Auswerten von Lastprofilen und simulierten Norm-Testfahrten

Die REGATRON Lösung

In einer PHiL-Umgebung ist der Leistungsverstärker eine entscheidende Komponente, die strenge Spezifikationen erfüllen muss, um die Genauigkeit und den Realismus der Simulation zu gewährleisten. Die Geräte von REGATRON, wie die TC.ACS (bidirektionale Wechselstromquelle) und die Serien G5 und GSS (bidirektionale Gleichstromquellen), zeichnen sich in dieser Rolle durch ihre besonderen Eigenschaften aus:

Hohe Genauigkeit im CV und CC-Betrieb
Sehr hohe Reaktionsgeschwindigkeit: Bei PHiL-Tests ist die Reaktionsgeschwindigkeit des Leistungsverstärkers entscheidend. Die DC und AC-Geräte von REGATRON sind so konzipiert, dass sie unerreicht schnell auf Änderungen der Eingangssignale reagieren und damit eine Echtzeitsimulation ohne spürbare Verzögerungen ermöglichen. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen, bei denen sich die Lastfaktoren sprungartig ändern, wie z. B. bei intelligenten Stromnetzen oder elektrischen Antriebssystemen.
Rückspeisefähigkeit: Sowohl die DC- als auch die AC-Stromversorgungen von REGATRON sind mit sehr hohem Wirkungsgrad rückspeisefähig und arbeiten somit bidirektional. Vor allem bei längeren P-HIL Sessionen mit höherem Energieumsatz ist dies ein nicht zu unterschätzender Sparfaktor gegenüber den üblichen dissipativen Methoden.
Sehr grosser Leistungsbereich/Flexibilität: Ausgehend von wenigen kW Leistung sind durch intelligent kombinierbare Verbund-Anordnungen Systemleistungen bis 5000+ kW (DC-Gerätefamilie) bezw. 2000+ kW (AC-Geräte) möglich, dies ohne nennenswerte Abstriche der Reaktionsgeschwindigkeit, Präzision und Regelstabilität.
Robustheit und Verlässlichkeit: Unser Credo: Vorsprung durch Qualität und Verlässlichkeit! Rüsten Sie Ihre Entwicklungs- und Testabteilungen mit den vielseitigen und anpassungsfähigen Stromquellen von REGATRON aus.