導入
船舶は、相互接続された負荷（推進装置、C4ISR、推進装置、補助装置）と分散型エネルギー資源（発電、配電、エネルギー貯蔵）を備えたマイクログリッドであり、制御可能なエンティティとして機能します。これは新しい概念ではありません。しかし、海軍および商船の電動化とコンピュータ制御の進展に伴い、その重要性はますます高まっています。
パワーエレクトロニクス設計は、負荷および分散型エネルギーリソースのコンポーネントレベルで複雑です。マイクログリッドを構成する複数のコンポーネントを相互接続・制御することは、サブマイクロ秒の周波数で発生する複数の物理的相互作用（電気的、熱力学的、機械的、制御的）により、桁違いに複雑になります。さらに、25～50年にわたる運用期間にわたるライフサイクル要件も考慮すると、船舶用マイクログリッドのシステムエンジニアリングは膨大な課題に直面します。
海軍にとって、言い換えれば、艦上でレーザーを発射するのが複雑であるならば、相互接続されコンピュータ制御された電気船と戦うことは桁違いに複雑です。レーザーを発射することの影響は、落雷時に照明が暗くなり、インターネットの維持に問題が生じるのと似ています。将来の艦船と戦うには、複数の指向性エネルギー兵器と電磁兵器を繰り返し発射し、高出力センサーで空を「ペイント」し、電気駆動モーターで回避行動を実行する必要があります。そして、これら全てを、消火能力、被害の隔離、コンピュータネットワークのダウン防止能力を維持しながら行う必要があります。艦上のマイクログリッドは、短時間に数百回の落雷のような事象に対処しながら、安定した状態を維持する必要があります。
船舶電力システムエンジニアリングのためのデジタルツインとハードウェアインザループ
今回ご紹介したようなマイクログリッド・プラットフォームを構築し、25～50年の寿命期間にわたり、パワーエレクトロニクス部品の継続的な修理、交換、アップグレードを伴いながら、その即応性と能力を維持するには、新たなアプローチと画期的なツールが必要です。デジタルツインこそが新たなアプローチであり、Typhoon HILハードウェア・イン・ザ・ループ・テクノロジーこそが、そのゲームチェンジャーです。
海洋マイクログリッドテストベッドとして構成されたTyphoon HIL機器は、マイクログリッドコンポーネントの相互作用をシステムレベルおよびサブシステムレベルで真のリアルタイムシミュレーションを可能にする唯一のテストおよびモデリングソリューションを提供します。具体的には、当社のプラットフォームは、20nsのデータサンプリングレートで500nsのシミュレーション時間ステップを実現しています。このクラス最高のパフォーマンスは、最大128コアの処理能力を備えた専用ハードウェアと、この膨大な処理能力を最大限に活用できるように特別に設計された、垂直統合型で使いやすく、フルサポートのソフトウェアツールチェーンによって実現されています。さらに、設計者は、汎用コンポーネントとCOTSコンポーネントを網羅した当社のデジタルライブラリを活用でき、比類のない解析品質を維持しながら、作業をスピードアップできます。
クレジット
著者| マット・ベイカー
ビジュアル| 台風HIL
編集者| デボラ・サント
