2019年2月21日

オーストリア工科大学の産業スポットライト、ゾラン・ミレティッチ氏

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ヨーロッパ屈指の研究技術機関であるオーストリア工科大学（AIT）は、主要なインフラ問題に対する革新的なソリューションを活用することで、産業界と研究機関の橋渡し役を務めています。AITのシニアリサーチエンジニア兼パワーエレクトロニクス設計スペシャリストであるZoran Miletic氏が、AITがC-HIL（Controller Hardware-in-the-Loop）技術を用いてスマートグリッドコンバータのグリッドコード適合設計・試験を行うための強力な認証前ツールボックスをどのように開発したかについて解説します。スマートグリッド技術におけるこれらの画期的な進歩について、ブログで詳しくご覧ください。

導入

ヨーロッパ屈指の研究・技術機関であるオーストリア工科大学（AIT）は、革新的なソリューションを活用して主要なインフラ問題に取り組み、産業界と研究機関の橋渡し役を務めています。AITは約1,300人の職員を擁し、そのほとんどがウィーン・ギーフィングガッセ、ザイバースドルフ、ウィーナー・ノイシュタット、ランスホーフェン、グラーツの主要施設を拠点として、オーストリアの産業にとって将来に最も関連性の高いツール、テクノロジー、ソリューションの開発に取り組んでいます。

AIT のシニアリサーチエンジニア兼パワーエレクトロニクス設計スペシャリストであるZoran Miletic 氏が、コントローラーハードウェアインザループ (C-HIL) 技術を使用してスマートグリッドコンバーターのグリッドコードコンプライアンスを設計およびテストするための強力な事前認証ツールボックスを AIT がどのように開発したかについて語ります。

グリッドコードの複雑性が増すにつれて、最適なテストプロセスが必要になります。

AIT のスマートグリッドコンバータコントローラにとって、HIL テストとはどういう意味ですか?

Zoran：ハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）技術は、物理的なラボ環境でのテストよりも、より詳細なテストとテスト範囲の拡大を可能にします。ラボでのテストプロセス全体は、高電力や危険な電圧レベルが存在する場合、安全性の観点から非常に骨の折れる複雑なものになります。HIL技術は、快適なオフィスデスクなどの安全な環境でテストを実施することで、電力ラボでのテストと同等の信頼性の高いテスト結果を実現します。

スマートコンバータに対する新しいグリッドコード要件は、制御の開発とテストにどのような影響を与えますか?

Zoran:簡単に言えば、新しい機能と要件は継続的に進化しており、一般的にスマートインバーターのより詳細なテストが必要になります。

サンディア国立研究所がグリッドコードコンプライアンスをテストする方法をご覧ください

同時に、ビジネス関係者には、市場投入までの時間を短縮するために認証を取得し、認証済み製品をリリースすることへのプレッシャーが高まっています。HILベースの事前認証は、市場投入までの時間を短縮することを保証します。

AITがグリッドコードコンプライアンスをテストする方法をご覧ください

開発プロセスのどの段階で Hardware-in-the-Loop テクノロジを使用しましたか?

Zoran: HILテストは、制御開発、テスト、検証、ソフトウェア統合、そして最終的な事前認証に至るまで、開発プロセスのあらゆる側面で非常に役立ちました。つまり、私たちの開発プロセスは完全にHIL（Hardware-in-the-Loop）技術に依存しているのです。

HIL 事前認証テストデータは、ラボおよびフィールドテストデータと一致します。

グリッドコードの準拠をテストする必要があるグリッド機能の例を挙げてもらえますか?

ゾラン：認証試験で最も難しい部分の一つは、インバータの適合性に関する低電圧ライドスルー（LVRT）要件の試験です。当社のSmartTESTラボでは、特定の規格に従って、実際のLVRTおよび短絡事象を再現することができました。

次に、ラボテストの結果をコントローラのHIL（Hardware-in-the-Loop）テストの結果と比較したところ、非常に近い一致が見られました。テスト対象ユニットがC-HIL環境で何らかのLVRTイベントに合格した場合、制御動作に関しても合格する可能性はほぼ確実です。

グリッドコード準拠のための制御開発とテストを加速します。

ハードウェア・イン・ザ・ループによって制御開発と認証がどのように加速されたのでしょうか?

Zoran:テスト自動化により、事前認証と市場投入までの時間を短縮できました。例えば、特定のLVRT要件のラボテストには数日かかりますが、C-HILテストを自動化することで数分で完了します。インバータ認証にはラボテストデータが必要ですが、C-HIL事前認証によって認証取得の可能性はほぼ確実です。

ラボのインフラストラクチャコストをかけずにテスト範囲を拡大します。

HIL によって、電力ラボでのテストよりも広いテスト範囲が実現される仕組みについて詳しく教えていただけますか?

Zoran：ラボでは必要な設備が全て揃っていない可能性があるため、すべての試験が実施できるわけではありません。例えば、Typhoon HILにはPVシミュレータブロックや低電圧ライドスルーコンテナが設置されています。しかし、多額の設備投資が必要となるため、すべてのメーカーがこれらの設備を備えているわけではありません。

マイクログリッドをモデル化し、相互運用性をテストします。

HIL テクノロジーを使用してマイクログリッドをどのようにモデル化できましたか?

Zoran:マイクログリッドのセットアップでは、バッテリーストレージ、太陽光発電、可変負荷、そして系統への相互接続をすべて1つのシステムでモデル化できました。また、HILを使用して、さまざまなコンポーネントの相互運用性や接続性をテストしました。

当社のコンバータはSunSpecに準拠しており、IEC61850などの他の接続オプションもサポートしています。HILはこれらの接続の一部をネイティブでサポートしているため、HILプラットフォーム上ですべてをテストすることができました。

SunSpec Modbus通信の設定方法に関するチュートリアルを参照してください

マイクログリッドアプリケーションの場合、HIL を使用するとどのようなテストシナリオをより簡単に実行できますか?

Zoran:ラボ環境では、他の機器が同じ電力系統に接続されているため、ブラックアウトのようなテストシナリオを再現するのは困難です。機器の一部を分離して接続解除することは可能ですが、HIL環境でははるかに簡単に実行できます。また、ブラックスタート機能についても、電力系統を構成するコンバータをテストし、その後、残りの電力系統に接続するという作業は、HIL環境でははるかに容易に実行できます。