PC-basierte HIL-Simulation in der elektrischen Antriebstechnik
Achim Schoeke, KEB Antriebstechnik
Die Hardware-in-the-Loop (HIL) Simulation hat sich in den letzten Jahren als Test- und Verifikationsverfahren in der industriellen Praxis etabliert. HIL bedeutet, dass eine zu testende Hardware über ein Interface mit einer Echtzeitsimulationshardware verbunden wird. Die Aufgabe der Echtzeitsimulationshardware besteht dabei in der mathematischen Nachbildung eines realen physikalischen Systems. Mit der HIL-Simulation kann eine idealisierte und reproduzierbare Testumgebung geschaffen werden.
Ein wichtiger industrieller Anwendungsbereich für die HIL-Simulation ist die elektrische Antriebstechnik und Leistungselektronik. Dort werden Steuereinheiten eingesetzt, um mit Hilfe einer Puls-Weiten-Modulation (PWM) die LeistungshalbIeiter eines Wechselrichters anzusteuern. PWM-Schaltfrequenzen von 2–16 Kilohertz sind Standard in der industriellen Praxis. PWM-Schaltfrequenzen im Kilohertzbereich können allerdings von PC-basierten HILSimulatoren nicht mehr mit genügend hoher zeitlicher Auflösung erfasst werden. Stand der Technik ist daher die Erfassung der PWM-Signale mit einem Field-Programmable-Gate-Array (FPGA) zu bewerkstelligen.
Dieses FPGA muss so ausgeführt sein, dass eine Bereitstellung der erfassten PWM-Schaltzeiten zu den Berechnungszeiten des HIL-Simulators ermöglicht wird. Dieser Vortag soll zeigen, wie durch die Nutzung der Analogeingänge eines Echtzeitsimulators auf eine zusätzliche FPGA-Hardware zur zeitlichen Erfassung von PWM-Signalen verzichtet werden kann.
Aufgezeichnet: 12 Mai 2015
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