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パワエレ開発者が一人で使えるTyphoonHIL

2019年10月

杉山 潤
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Agenda•••••

パワエレにおけるHILとは？
国内ユーザー事例紹介
HIL Control Centerの基本操作
HIL構築デモHIL Control Centerの詳細•••

Schematic Editor
HIL SCADA
Typhoon Test IDE• 2019年のアップデートと今後の予定• Webセミナーの紹介※HTMLヘルプに詳しい記述が有る項目のリンクはこちらに記載します
注意：Version 2019.3以外の場合リンクが異なります。 2019.3をインストールした環境で御確認ください2Confidential

パワエレにおけるHILとは？
HIL
シミュレーション
例：PSIM(Hardware-In-the-Loop )

G

C

C

DMS

Inv

GC

C：低：低：無保証

Inv

GCC

DMS

コスト
精度
速度：中：高：実時間

DMS

μC

μC

μC
コスト
精度
速度～～～Inv

実環境コスト精度
速度：高：高：実時間
実機

模擬環境 3

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Typhoon HILの特徴• パワエレ精度• 6.7nsPWMオーバーサンプリング• 500nsシミュレーションタイムステップ• パワエレ用SoC• 専用カスタマイズFPGA+CPU(ARM)• パワエレの知識のみ• サードパーティのツール不要• ワンクリックでコンパイル・実行

パワエレエンジニアが一人で手軽にデバッグ活用
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TyphoonHILラインアップ
型式

HIL402

HIL602+

HIL604プロセッサ数モデルの回路規模

4 コア

6 コア

8 コア

インターフェース数
ゲート制御、V,Iセンサ値な
どの接続ピン

16 x アナ入力
16 x アナ出力32 x デジ入力
32 x デジ出力

16 x アナ入力
32 x アナ出力32 x デジ入力
32 x デジ出力

32 x アナ入力
64 x アナ出力
64 x デジ入力
64 x デジ出力

HIL-HIL 接続
複数結合してより大きなモデルに対応非対応

4台まで16台まで

主な用途・対象モデル

小規模システム
単体評価

マイクログリッド
モータドライブ(JMAG)

鉄道・大規模グリッド
多ゲート制御(MMC)

サイズmm(HxWxD)
本体重量

64 x 293 x 198
約2.5kg88 x 483 x 354
約7kg

88 x 483 x 354
約7kg

その他

PCソフトウェアのインストール数に制限無し
仮想HIL環境による購入前無償評価が可能

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TyphoonHILとコントローラー接続方法• 1. HIL Breaktout board• 2. カスタム基板・基板（お客様自作)• 市販のDIN41612コネクタを使用

HIL Breakout board• 3. HIL Connect(受託開発)• 4. Mywayコントローラー用配線(PRO/Expert4用)

HIL Connect6Confidential

国内ユーザ事例
国内販売３年目、毎年２倍でユーザーが増えています7Confidential

事例1:TMEIC様海外向け
太陽光発電システム用パワーコンディショナ-ミニモデルでは出来ない実系統との相性確認・系統連携試験-現地出荷前の検証-現地トラブルの検証
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事例2:富士電機様
海外向け大容量無停電電源装置
MMC開発用にHIL604を３台導入

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事例３：三多重四象限双方向チョッパ
数百kWのエネルギー転送装置
開発期間短縮・工数削減・実機の破損リスクの削減

導入前

導入後

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HIL Control Centerの基本操作
第３会場(4F) 体験コーナでご体験ください！

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HIL Control Centerの基本操作
ヘルプ参照方法及びサンプルコンパイルからHIL動作までを行います12Confidential

Help/Documentation Hub※I/Oの信号の詳細はHIL4/6 Series Hardware User Guideをご参照ください※Typhoon HIL Schematic Editor Libraryはブラウザの翻訳機能が使えます※各素子のドキュメントはプロパティのヘルプボタンを使用すると便利です

参考：Myway TyphoonHIL FAQ(日本語)https://mywayplus.zendesk.com/hc/ja/categories/115000270534-TyphoonHIL
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IMモーター制御サンプル
power electronics¥indm_closed_loop_controlを実行方法

1. Schematic editor->Open example model
2. サンプル回路ファイル 【xxxxx.tse】 を開く
3. コンパイルしてモデル【xxxxx.cpd】をロード
4. HIL SCADAのパネル【xxxxx.cus】をロード
5. シミュレーションスタート
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その他のサンプル• 整流器• BTBコンバータ• バッテリ貯蔵• 昇圧クローズドループ• 過電流保護付きコンタクタ• サイクロコンバータ• グリッド接続コンバータpq• IM損失計算とサーマル• インダクションモーター制御• mppt昇圧チャージャー
• 力率改善1相AC-DCコンバータ• 電気自動車及び充電器• デイーゼル発電機• バッテリーインバータ• フィーダー(給電)保護リレー• ハイブリッドディゼル船• ncp_pvインバータ• 太陽光発電• マイクログリッド• 風力発電…etc

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HIL構築デモ第３会場(4F) 体験コーナでご体験ください！

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PMSMモーターHILデモ
HIL402DC Pow.

Inverter

PMSM motor
ABZ counter
Load motor

PWM

VDC
IDC

iu
iw

Vector control with sensor FB

ABZ

+

電流制御器
-

速度制御器

+-+

位置センサ
(エンコーダ等)

++

電流制御器

+

回転 固定
座標変換
(dq α β )二相 三相座標変換(α β uvw)

回転 固定
座標変換
(dq α β )二相 三相座標変換(α β uvw)

PWMインバータ

SPM
SM+-

非干渉化
制御器

Expert4-

速度・位置
信号処理器

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系統連系HILデモ
HIL402DCリンク

系統３相3相インバータ

PWM

iuiw

Vuv
Vwv

VDC
IDC

iu_grid
iw_grid

PQ自在インバータ装置SW
キャリア周期10Khz
保護機能-電圧-周波数-単独運転検出
電圧位相跳躍方式
無効電力変動方式 5Hz

Expert4 Copyright (C)2012 Myway Plus Corporation.

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HIL Control Centerの詳細
HIL構築を効率的に行うために必要な機能をピックアップして紹介します

file:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/help/tug002/concepts/Typhoon_HIL_control_center.html

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Schematic Editor

file:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/help/tug002/concepts/schematic_editor.html

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基本操作と知っておくと便利な機能•接続•

•

挿入
•

•

View->Best fit zoom

コンパイルオプション••

サブシステムにしたい場所を選択後 右クリックー＞Create
subsystem from section

フィットズーム••

Model->Panel initialization

サブシステムの作成••

右クリックー＞Enable/Disable part of schematic

パラメーターファイル••

挿入したい部品を挿入したい配線上で振る

有効・無効
•

•

部品の緑の接続部をクリックして、配線したい場所でクリック

Model Schematic setting

配線の分岐
•

Ctrl+クリックすると黒丸が追加、更に黒丸の中心をクリックすると赤くなる、赤くなった場所をCtrl+クリックすると配線が分岐するのでつなぎたい場所に配線

注：セーブをせずにコンパイルを行う事はできますが.tseファイ
ルに保存されません

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コンパイルとログの見方
Compile schematicボタンでコンパイル

は＋書込

schematic diagramに各コア・各デバイスに配置された素子の一覧・各HWリソースの消費率・タイムステップがログとして表示されます
赤字のコンパイルエラーは修正する必要あり
黄色の警告は動作条件によってはシミュレーション結果に問題が出るケースが有り

file:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/help/tug002/concepts/compiling_the_model.html

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回路を分割やHILコンフィグの変更が必要なケース• 回路内のコンバーターが多すぎる• 回路内のスイッチが多すぎる• マトリックスメモリ過負荷• シミュレーション時間ステップが遅い

file:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/help/tug003/concepts/is_partitioning_needed.html?hl=device%2Cconfigurations

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よく使用・変更されるコンパイルオプション• Device※

Low Dynamics演算•
計測 (RMS他）•通信プロトコルユーザ定義
数値演算• HILのモデル選択• Device table※• HILのコンフィグレーションの選択

Standard Processing
Core
回路演算

電流・電圧源発電機

モータ

非線形PV, バッテリ

TyphoonHIL FPGAの構成• Enable coupling stability analysis※ Autodetect ｓettingsを押さなくても、HIL接続時は接続されたHILの設定が優先されます
file:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/help/tug002/concepts/schematic_settings.html?hl=schematic%2Csettings

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回路の分割方法• コアカップリング・デバイスカップリング• 理想トランスとして動作• 向き・場所に注意• 赤は電流源・緑は電圧源• 電流源・電圧源の近くには置かない• できるだけ信号変動が小さいor定常的な場所に置く• Enable coupling stability analysisオプションを使用し安定性をコンパイルログ
で確認• それでも意図通り動作しない場合はSnubberを調整
file:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/help/tug003/concepts/circuit_partitioning.html?hl=circuit%2Cpartitioning
file:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/help/tug003/concepts/coupling_best_spots.html#topic_fkq_bxh_qz

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HIL SCADA

file:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/help/tug002/concepts/hil_scada.html?hl=hil%2Cscada

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SCADAパネル
Widgetをドラックアンドドロップで配置し、操作パネルを構築
設定は.cusに保存-よく使うWidget• Capture/Scope• Gauge• Macro• Digital Display• LED

各サンプルに参考になる事例があります。ご参照ください。
file:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/help/tug002/concepts/hil_scada.html

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Capture/Scope使い方• 内蔵のオシロスコープ機能• Capture• 波形キャプチャ (ロングメモリ機能)• .cvs/.mat等各種ファイルフォーマットへの出力機能• 解析• 周波数解析機能• Signal Analyzerによるセーブデータの閲覧・解析• Scope• 瞬時値確認用

file:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/help/tug002/concepts/capture-scope_widget.html

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マクロ使い方• Macro以外にもマクロをサポートしたwidgetが有ります• Button/Text Box/Combo box/Check box/Slider/Knob• Pythonで記述します• Edit in Code Editorで起動するCode Editorを使えばGUIからコードを自動生成できます。

各サンプルに参考になる事例があります。ご参照ください。
file:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/help/tug002/References/action_widgets.html?hl=macro29

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Model Settings• 機能• HILの初期値の設定※1• 動作中の値の変更※2• 出力のピンの設定• 設定ファイル.runx※１ サンプルはマクロで設定されています※２値を書き換えEnterを押すと反映されます
入力ボックスが赤い値はまだ反映されていません
file:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/h
elp/t-ug002/concepts/model_settings_dock.html

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TyphoonTest IDE

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TyphoonTest
TyphoonTest IDEは、Typhoon APIライブラリを使用して、pythonテストの作成、実行、および各テストの結果とログの表示に使用されるツールです。
• TyphoonTestは、パワエレ用テストフレームワークです。
• テストフレームワークPytestの拡張• パワエレ用に拡張された、API関数のセット
TyphoonTest APIドキュメント。
• Allure Frameworkレポート作成ツールと統合されており、美しくインタラクティブなレポートを作成できます。

• C:¥Users¥xxxx¥AppData¥Roaming¥typhoon¥20xx.x¥examples¥scriptsのフォルダの中にわかりやすいサンプル(*.py)が有り、開いてRun scriptでお試しいただけます。
注意： HIL SCADAはTyphoonTestIDEと同時に動作することはできませんfile:///C:/Program%20Files/Typhoon%20HIL%20Control%20Center%202019.3/typhoon/help/tug002/concepts/typhoontest_ide_command_toolbar.html

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2019年のTyphoonHILアップデート

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2019年のTyphoonHILアップデート(1/2)• 2018.4• TyphoonTest IDE追加により完全自動化のデバックがより簡単に• コンバーターのパワーロス演算の強化• IEC 61850 MMSプロトコルの追加• Schematic Editorが、Script EditorとFirmware Managerの起動中に使用可能に• 燃料電池モデル追加• 2019.1• Signal Analyzerツール追加 Captureで保存したデータが、HIL Control Centerで確認可能に• すべてのデバイスでHIL単独の動作（PC不要）が可能に• DBCファイルによるCANの設定をサポート• 2019.2• EnDat（アブソリュートエンコーダーのシリアル通信）に対応• 6相 PMSMモーター追加• HIL SCADA APIが追加され、SCADAのスクリプト化が可能に• HIL SCADA のコマンドライン実行サポート• HIL402, HIL602+, HIL604のタイムスロット消費を改善• CANOpenサポートの追加• 複数のバージョンの同時インストールをサポート(2019.2以降でサポート)34

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2019年のTyphoonHILアップデート(2/2)• 2019.3• BiSSとSSI（アブソリュートエンコーダーのシリアル通信）が追加• Capture/ScopeウィジェットにFFT解析機能が追加• HIL SCADAが単独動作に対応• HIL402, HIL602+,HIL604のオーバーサンプリングが20ns->6.7nsに高速化• 2019.4(2020初頭リリース予定、内容は変更する可能性があります）• 9相PMSMモーター• 3相 中性点電圧変動対応PMSMモーター

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Webセミナー• HIL Academy(英語)https://hil.academy/• - サーティフィケーションプログラム• HILスペシャリスト認定-チュートリアル•••••••••

閉ループ制御のシンプルな昇圧コンバータ
誘導機の閉ループ制御
PQ制御によるバッテリストレージ
過電流保護付きコンタクタ
単純なマイクログリッドのモデリング
典型的な地上マイクログリッドのモデリング
船舶用電源システム（SPS）
保護リレーのモデリング
テスト自動化36

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ありがとうございました
第３会場(4F) 体験コーナでお待ちしております。
後日送付のアンケートのご回答よろしくお願いします。

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