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Elec Expo 2013 OPAL-RT: Les benefices de la simulation
 

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OPAL-RT: Les benefices de la simulation

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    Elec Expo 2013 OPAL-RT: Les benefices de la simulation Elec Expo 2013 OPAL-RT: Les benefices de la simulation Presentation Transcript

    • Les bénéfices de la simulation pour la mise en œuvre des énergies renouvelables Click to add author Novembre 2013 1
    • Agenda 1. Problématiques des réseaux électriques de demain 2. Les bénéfices de la simulation temps-réel 3. Applications de la simulation temps-réel 4. Principes de la simulation temps-réel 5. Conclusion 2
    • 3
    • Problématiques des réseaux électriques de demain Réseaux électriques traditionnels  Flux d’énergie du producteur vers le consommateur Production Consommation Image : http://www.sdet.fr 4
    • Problématiques des réseaux électriques de demain Réseaux électriques du futur : Smart Grids  Flux d’énergie du multidirectionnels  Réseau maillé, communicant, intelligent Image : http://www.hitachi.com 5
    • Problématiques des réseaux électriques de demain Réseaux électriques du futur : Smart Grids  Flux d’énergie du multidirectionnels  Réseau maillé, communicant, intelligent Image : http://solutions.3m.com 6
    • Problématiques des réseaux électriques de demain Challenges Systèmes électriques complexes Nouvelles technologies d’électronique de puissance Algorithmes de contrôle et de supervision plus évolués Fortes exigences qualité Temps d’étude réduit Image : http://www.siemens.com 7
    • Problématiques des réseaux électriques de demain Qu’est-ce qui rend les réseaux si complexes ? Intégration de nouvelles technologies dans le réseau (panneaux PV, éoliennes, nouveaux convertisseurs HVDC, MMC,…) Des lois de commande très complexes pour le contrôle optimal des systèmes électriques (convertisseurs, machines électriques, …) Des dispositifs de mesure et de protection plus évolués, programmables et communicants L’intégration des NTIC (nouvelles technologies d’information et de communication) dans les réseaux 8
    • Problématiques des réseaux électriques de demain Problématique Comment dynamiser le développement des Smart Grids dans des marchés concurrentiels ? Comment aider les chercheurs et les industriels à concevoir des systèmes électriques innovants ? Comment améliorer l’intégration des nouvelles technologies dans les réseaux électriques de demain ? 9
    • 10
    • La simulation accélérée et temps-réel : bénéfices Objectifs Mener à bien un projet dans le cadre de systèmes électriques ou électromécaniques complexes, nécessitant des lois de contrôle /commande embarquées : Avec des résultats probants Avec un maximum de qualité En toute sécurité Avec des délais réduits Avec un coût maîtrisé 11
    • La simulation accélérée et temps-réel : bénéfices Les tests sur le terrain sont, par expérience : Difficiles à mettre en œuvre (logistique, impacts,…) Coûteux (temps, ressources, matériel, …) Parfois périlleux (équipements HT,…) Les outils de simulation permettent : Des validations tout au long du projet La détection des erreurs au plut tôt (conception et réalisation) Des possibilités de tests quasi infinies 12
    • La simulation accélérée et temps-réel : bénéfices La simulation temps-réel apporte un aide précieuse à différentes étapes du projet Conception de systèmes électriques Validation des organes de contrôle/supervision Mise en service – études d’impact Maintenance 13
    • La simulation accélérée et temps-réel : bénéfices La simulation est un outil permettant d’anticiper et de compléter les tests de terrain, dès les phases amont. Spectre de validation de la simulation Analyse des besoins Spécifications Conception Recette Validation Tests unitaires Réalisation 14
    • La simulation accélérée et temps-réel : bénéfices Lorsque des erreurs (logicielles) sont introduites… 70 60 50 40 30 Vérifier la conception du contrôleur au plus tôt … 20 10 0 Design Coding & Integration Impl. tests System tests Delivery .. le coût de correction des erreurs … 120 100 80 … permet de minimiser le coût de correction 60 40 20 0 Design Coding & Integration Impl. tests System tests Delivery 15
    • La simulation accélérée et temps-réel : applications Model Based Design : méthodologie de conception orientée « modèles ». Représentation des procédés physiques et des algorithmes de contrôle/commande sous forme de diagrammes-blocks (par exemple avec MATLAB/Simulink®) Exécution de ces modèles sur des plateformes temps-réel dédiées, afin de démarrer les validations en amont, sans avoir besoin de l’ensemble des composants physiques réels (moteurs, convertisseurs, contrôleurs) 18
    • La simulation accélérée et temps-réel : applications Simuler des systèmes via des modèles Systèmes de puissance Modèles physiques Simulateur temps-réel Algorithmes Diagrammes à état Code 19
    • La simulation accélérée et temps-réel : applications Drives électriques Multi-level, MV, HV Converter Electrical Drive “All electrical” vehicles AC-DC, DC-AC, DC-DC Power Converter EV/HEV/PHEV/Fuel cell Energy storage systems Battery circuit Fuel cell circuit Permanent magnet motor PWM inverter 5200uF 10 kHz DC-DC converters N 2600uF 240 380 V S 240- . 400 V FPU FPU Digital IN FPU CPU 1: (Ts= 10 us) CPU 2: (Ts= 20 us) 80kW i550mH vfuel_cell DC-DC converter duty cycle Vuvw Digital OUT motor imotor Motor controller 20
    • La simulation accélérée et temps-réel : applications Réseaux électriques Embedded Distribution Systems SVC, HVDC, FACTS, STATCOM, MMC VSC Large Grids, SmartGrids Renewable Energy Sources 21
    • La simulation accélérée et temps-réel : applications Systèmes électromécaniques Mechanical Systems Vehicle dynamics Hydraulics Robotics 1 NOT Brake signal 2 NOT AND Accelerator Pedal value 5 NOT Switch Regulator Enable 3 Speed Target Fuel Quantity Speed Target 4 1 Fuel Quantity Actual Vehicle Speed Actual Vehicle Speed Speed Regulator 22
    • 23
    • La simulation accélérée et temps-réel : principes 1. Conception du modèle 2. Exécution sur simulateur temps-réel 3. Tests avec matériel dans la boucle 24
    • La simulation accélérée et temps-réel : principes Simulation accélérée Validation Prototypage rapide Hardware in-the-loop Codage 25
    • La simulation accélérée et temps-réel : principes Prototypage Rapide : Tester l’algorithme de contrôle sur un procédé physique réel Procédé physique PC Simulateur Temps-Réel Contrôleur  Conception du modèle  Acquisition et affichage  Modification de paramètres  Exécution temps-réel  E/S rapides  Enregistrement des données 26
    • La simulation accélérée et temps-réel : principes Hardware in-the-loop: Tester le contrôleur réel sur un procédé physique simulé PC Procédé physique Simulateur Temps-Réel Contrôleur  Conception du modèle  Acquisition et affichage  Modification de paramètres  Exécution temps-réel  E/S rapides  Enregistrement des données 27
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    • Conclusion La mise en œuvre de systèmes électriques innovants et intelligents requiert un effort de développement considérable Les NTIC viennent enrichir les systèmes électriques, les rendant communicants pour une optimisation de leur utilisation Les problématiques de recherche/innovation et industrielles sont toujours soumises à des critères de coût et de qualité Des solutions performantes de simulation temps-réel existent, et ont pour vocation d’aider à la conception, au développement et au déploiement de systèmes industriels complexes 29
    • OPAL-RT Europe www.opal-rt.com Cédric JACQUAULT, CEO cedric.jacquault@opal-rt.com Yoann MOUGENOT, Sales Manager yoann.mougenot@opal-rt.com Yahia BOUZID, Technical Manager yahia.bouzid@opal-rt.com 30