APERT使用OPAL-RT系統進行矩陣電力轉換器的FPGA模擬
APERT是由西班牙的畢爾包工程學院電子系所和電子技術領域的教師與研究員所組成的應用電子研究團隊，其部分研究作業聚焦在能源轉換器的電力和控制迴路上。
挑戰
進行含有電力轉換器之模型的模擬是一件耗時冗長的工作，主要是因為在多數的轉換器應用中，電子開關元件會以kHz等級的頻率進行切換工作。此外，電子開關元件實際開關的狀況會根據調變的等級設定而改變。因此，為了模擬調變所帶來的影響，必須使用能夠表現出微小的模擬步階行為的方程式來描述電子元件模型的開關切換行為。另一方面，轉換器通常是複雜系統的一部分，例如風力發電機是由渦輪、永磁同步發電機(PMSG)、控制演算法等等所組成。因模型變得更複雜，導致求解描述該模型的數學方程式時間也拉得更長。同樣地，考慮到驗證特定功能的時間也會非常耗時，使用模型即時模擬便成為最適用的方式。
進行含有電力轉換器之模型的模擬是一件耗時冗長的工作，主要是因為在多數的轉換器應用中，電子開關元件會以kHz等級的頻率進行切換工作。此外，電子開關元件實際開關的狀況會根據調變的等級設定而改變。因此，為了模擬調變所帶來的影響，必須使用能夠表現出微小的模擬步階行為的方程式來描述電子元件模型的開關切換行為。另一方面，轉換器通常是複雜系統的一部分，例如風力發電機是由渦輪、永磁同步發電機(PMSG)、控制演算法等等所組成。因模型變得更複雜，導致求解描述該模型的數學方程式時間也拉得更長。同樣地，考慮到驗證特定功能的時間也會非常耗時，使用模型即時模擬便成為最適用的方式。
解決方案
塑造一個能夠同時滿足多種再生能源發電及電力傳輸相關設計與研究需求的應用工具
塑造一個能夠同時滿足多種再生能源發電及電力傳輸相關設計與研究需求的應用工具
APERT的研究方向為設計和研究再生能源電力轉換器、轉換、儲存、輸送電力等等。該團隊目前致力於下列三項工作:
- 矩陣轉換器: 高階AC/AC直流轉換器拓譜結構，包含調變和控制技術(並聯、容錯系統等等)
- 直流輸電: 離岸距離低於50km的輸電系統運作能力
- 弱風: 特別因應弱風力所研發新的電力轉換和控制代替品
實現平行處理
使用OPAL-RT eFPGAsim 電子模擬器以及它的平行運算能力和新的均值法，可即時模擬附有電力轉換器的複雜模型。所有的模型皆被建置在MATLAB/SimulinkTM，並分散到兩個子系統以最大化執行平行運算能力。同樣地，模擬的控制演算法驗證在eFPGAsim裡進行並產生快速控制原型(RCP)。電力轉換器的調變技術則在OP5130 FPGA using eFPGAsim (RT-XSG)裡實行。
「Opal-RT模擬器為我們的研究帶來極大的助益，不但改善了我們發表論文的品質，也減少了專案執行的時間。」
-Iñigo Kortbarria APERT 電子工程博士
成就
模擬平台可加速發展和執行新的控制演算法。除此之外，即時模擬也可驗證所有應用功能，包含具有危險性的測試。一旦控制演算法在模擬中經過驗證之後，快速控制原型(RCP)便能讓那些演算法執行在真正的原型上。
關於Opal-RT Technologies
Opal-RT Technologies 公司創立於1997年，總部位於加拿大魁北克，致力於擴充、加強即時模擬系統的彈性與功能，並以最平實的價格提供快速及完整的測試平台，讓工程師及研究專家在對誤差值與精密度都極要求的條件下，進行原型建構以及Hardware-in-the-loop測試。
