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Aeromechs développe un pont actif double pour la commutation à 400 kHz de l'électronique de puissance embarquée à bord des avions avec des tests Hardware-In-the-Loop
L'équipe réduit le temps de simulation grâce à la capacité en temps réel
« Les consultants MathWorks nous ont montré de nouvelles techniques pour accélérer les simulations sur les systèmes de test Speedgoat et nous ont permis d'adapter nos modèles d'usine sur un module d'E/S FPGA programmable Simulink. Ils ont été proactifs et clairs, et nous ont transmis leurs connaissances sur les sujets abordés. »
Principaux résultats
- Modélisation de nouvelles topologies DAB haute fidélité avec Simulink et déploiement sur un système de test en temps réel Speedgoat, permettant les tests HIL
- Erreurs de design détectées sans avoir recours à des prototypes d’électronique de puissance coûteux, minimisant ainsi le risque de dommages
- Permet l'émulation de caractéristiques physiques et de comportements de synchronisation qui sont généralement difficiles à simuler sans connexion au hardware réel
Basée à Aversa, en Italie, Aeromechs a pour mission de soutenir la transition vers une aviation à empreinte carbone neutre grâce à l'électrification. L'entreprise possède une solide expérience dans le processus de certification DO-178C pour le développement de logiciels, ainsi que dans le développement de modèles intelligents de gestion de l'énergie électrique utilisant une approche basée sur des modèles avec génération automatique de code. Grâce à son expertise, Aeromechs développe des stratégies de gestion intelligente de l'énergie pour une variété de convertisseurs de puissance, y compris les ponts actifs doubles (DAB), qui, avec un flux de courant bidirectionnel et des capacités d'isolement, sont essentiels à la sécurité et à l'efficacité du système d'alimentation électrique des aéronefs.
Cependant, les exigences strictes pour les applications aéronautiques signifient que les DAB doivent avoir des fréquences de commutation élevées, nécessitant une modulation de largeur d'impulsion (PWM) hautement dynamique. Cela réduit les ondulations de tension, fournissant une alimentation électrique propre aux équipements embarqués. La commutation haute fréquence réduit également la taille des éléments passifs, contribuant ainsi à réduire le poids de l'équipement, ce qui peut jouer un rôle essentiel dans la réduction des émissions de CO2 causées par l'aviation. D’un autre côté, l’augmentation de la fréquence présente également des inconvénients, tels que des pertes de commutation plus élevées, des interférences électromagnétiques plus présentes et un stress plus important sur les composants. Compte tenu de ce compromis, il est important de trouver des fréquences de commutation optimales.
Pour optimiser le contrôleur pour un DAB avec une fréquence de commutation de 400 kHz, Aeromechs a utilisé des simulations qui testent le contrôleur dans les conditions exactes rencontrées en fonctionnement réel. Bien que ces simulations soient possibles avec des tests model-in-the-loop (MIL) sur un desktop, elles seraient trop lentes, même pour quelques millisecondes de simulation. Au lieu de cela, l’équipe souhaitait améliorer le temps de simulation avec une capacité en temps réel. Ils ont donc modélisé le DAB avec une plus grande fidélité en utilisant Simulink®, et, pour garantir que ce modèle plus complexe puisse fonctionner en temps réel, ils l'ont déployé sur un système de test en temps réel Speedgoat® équipé d'un module d'E/S FPGA programmable par Simulink. Les consultants de MathWorks ont conseillé Aeromechs sur l'accélération de la simulation et de la génération de code.
La stratégie de contrôle sur une carte cible et le modèle d'installation DAB pourraient alors être exécutés en temps réel, côte à côte, ce qui entraînerait une accélération de près de 300 fois par rapport à la simulation sur desktop. Cette accélération a permis à Aeromechs de réaliser des tests hardware-in-the-loop (HIL) et de gagner du temps sur le débuggage du système physique. À l’avenir, l’équipe prévoit d’utiliser les méthodes HIL plus tôt dans le cycle de design, par exemple pour appliquer des stimuli et visualiser les résultats de manière interactive.