Fortschrittliche HIL-Tests in maritimen elektrischen Energiesystemen
In der heutigen, sich rasant entwickelnden maritimen Industrie erfordert der Übergang zu elektrischem Antrieb, bordeigenen Energiespeichern und digital gesteuerten Energiesystemen fortschrittliche Validierungswerkzeuge, die über traditionelle Simulationen hinausgehen. HIL-Tests– und insbesondere Power-Hardware-in-the-Loop (PHIL)– sind zu einem entscheidenden Faktor geworden, um die Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit komplexer maritimer elektrischer Systeme zu gewährleisten. Impedyme, ein Pionier im Bereich HIL- und kombinierter HIL- und Power-(CHP) -Plattformlösungen, bietet eine hochmoderne FPGA-basierte Plattform, die Echtzeittests von Antriebsreglern, Wechselrichtern und Energiespeichersystemen unter realistischen Lastbedingungen ermöglicht. Durch die Integration von Technologien wie Motoremuation, InvertertestsWechselrichtertests und dynamischer Impedanzanalyse ermöglicht Impedyme Ingenieuren, Bordenergiesysteme zu simulieren, zu belasten und zu optimieren – alles in einer kontrollierten Laborumgebung.
Warum Impedyme für Marine-HIL-Tests und Power HIL / PHIL wählen?
Impedyme, als führender Experte für HIL-Tests und kombinierter HIL- und Power-(CHP) solutions, offers state‑of‑the‑art FPGA-basierte Echtzeitsimulationssysteme , die speziell für maritime Energiesysteme entwickelt wurden. In der maritimen Umgebung – in der elektrischer Antrieb, Energieerzeugung an Bord und Batteriespeicher zusammenwirken – sind Impedanzgenauigkeit und Systemstabilität entscheidend. Die CHP-Plattform von Impedyme bietet:
- Ultrahohe FPGA -Simulationsgeschwindigkeit mit Zeitschritten im Sub-Mikrosekundenbereich zur präzisen Abbildung von Hochfrequenz-Schaltvorgängen und PWM-Verhalten mit <1 % Fehler
- Nahtlose Integration von der Motor-Emulator und Wechselrichtertests through Power Hardware‑In‑the‑Loop (PHIL) setups, enabling full power-level testing
- High‑fidelity impedance measurement and instability analysis, vital for marine distribution systems under fault and dynamic load conditions
Applications: Marine Use Cases for Combined HIL & PHIL
1.Electric Propulsion & Motor Emulator Integration
Simulation verschiedener Motortypen (Synchron-, Asynchron- und Permanentmagnetmotoren) und Test realer Wechselrichter mit Motoremuatoren , die das Verhalten realer Schiffsantriebe exakt nachbilden.
2. Inverter Testing under Load
Einsatz von PHIL zur Beaufschlagung maritimer Wechselrichter mit realen Strömen und Spannungen – ideal zur Validierung von Schaltverhalten, Wirkungsgrad und Fehlertoleranz.
3. Batteriespeichersysteme (BESS)
Test battery management unter realistischen Lade- und Entladezyklen. Fehler können gezielt ausgelöst, thermische Reaktionen analysiert und Betriebsstrategien optimiert werden.
4. DC-Schiffsbordnetze
Analyse der Wechselwirkungen zwischen Gleichrichtern, Wechselrichtern und Lasten in mehrzonigen Bordnetzen – inklusive Überwachung der Impedanzstabilität.
Was ist HIL-Testing in maritimen Anwendungen?
Hardware-in-the-Loop-(HIL) -Tests verbinden reale Steuerhardware – wie Antriebsregler oder Umrichtereinheiten – mit virtuellen Modellen des umgebenden Energiesystems, um das Verhalten vor dem Einsatz an Bord zu validieren. In maritimen Anwendungen bedeutet das:
- Echtzeitmodelle simulieren die elektrische „Anlage“ bestehend aus Antrieben, Generatoren und Verteilnetzen
- Das physische Testobjekt (Device Under Test, DUT) interagiert mit diesen Modellen in einem geschlossenen Regelkreis
- Durch Power HIL (PHIL)werden reale Spannungen und Ströme in das DUT eingespeist, was vollständige Wechselrichtertests und der Motor-Emulator ermöglicht
Dies erlaubt sichere Tests unter extremen Bedingungen – wie Fehlern, Lastsprüngen und Leistungsschwankungen – ohne teure Hardware zu gefährden.
Hauptmerkmale der FPGA-basierten CHP-Plattform von Impedyme
Die FPGA-basierte kombinierte HIL- und Power-(CHP)-Plattform von Impedyme stellt den neuesten Stand der Technik im Bereich HIL-Tests dar und bietet unübertroffene Präzision und Leistungsfähigkeit für maritime Energiesysteme. Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) Im Kern nutzt die Plattform ultraschnelle Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs), um Simulationszeiten im Sub-Mikrosekundenbereich zu erreichen. Dadurch wird eine hochpräzise Echtzeitmodellierung komplexer Leistungselektronik – wie maritimer Wechselrichter und Antriebssysteme – ermöglicht. Diese Geschwindigkeit ist entscheidend, um hochfrequente Schaltvorgänge, dynamische Lasten und nichtlineare Effekte zu erfassen, die von herkömmlichen CPU-basierten Simulatoren oft nicht ausreichend abgebildet werden. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal ist die nahtlose Integration Power-Hardware-in-the-Loop (PHIL)bei der reale Spannungen und Ströme durch das Testobjekt geführt werden. Dadurch können Ingenieure vollständige Invertertests und von Impedyme in einer Laborumgebung durchführen, die reale maritime Betriebsbedingungen präzise nachbildet.
Das System unterstützt zudem dynamische Impedanzmessungen und Echtzeit-Stabilitätsanalysen, die entscheidend für die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Bordstromverteilungen sind. Mit flexibler Modellintegration aus Tools wie MATLAB-Simulink sowie modularen PHIL-Schränken, die keine externen Kühlsysteme benötigen, bietet Impedyme eine skalierbare Hochleistungsplattform, die optimal auf die Anforderungen moderner maritimer Elektrifizierung zugeschnitten ist.
