Gracias al simulador en tiempo real llamado Hardware In the Loop (HIL), la unidad de control del inversor y el PPC se conectan a un sistema que simula la realidad, que les hace pensar que están acoplados a un equipo instalado en campo, por lo que las pruebas se desarrollan como si fuera un sistema real.
Gracias al simulador en tiempo real llamado Hardware In the Loop (HIL), la unidad de control del inversor y el PPC se conectan a un sistema que simula la realidad, que les hace pensar que están acoplados a un equipo instalado en campo, por lo que las pruebas se desarrollan como si fuera un sistema real.
La validación del funcionamiento de los inversores (solares y de baterías) y del sistema de control de planta (PPC, por sus siglas en inglés) es un aspecto fundamental para cualquier fabricante de equipos de electrónica de potencia.
Estas son las fases habituales de este tipo de proceso de diseño y validación:
Una vez diseñados los algoritmos de control y secuencias de funcionamiento de los inversores, así como el control de planta PPC, y llevadas a cabo las primeras simulaciones para su validación, se programan estos algoritmos dentro de la unidad de control del inversor y en el PPC, originando los correspondientes firmwares. Posteriormente, se hace necesario llevar a cabo pruebas que validen el funcionamiento del firmware en condiciones reales, es decir, en inversores reales. Sin embargo, ejecutar las pruebas necesarias para la validación en un equipo físico, en laboratorios o bancos de pruebas, puede suponer unas prácticas muy costosas y limitadas a las capacidades de los bancos de pruebas.
Por esta razón, Ingeteam utiliza un simulador en tiempo real llamado Hardware In the Loop (HIL), que permite reemplazar todos los elementos de una planta fotovoltaica, excepto el PPC y las tarjetas de control que se quieren validar, por un modelo informático. El Hardware In the Loop permite simular el comportamiento real de una planta solar: la red, los inversores y los elementos de control. Mediante esta técnica, la unidad de control del inversor y el PPC se conectan a un sistema que simula la realidad, que les hace pensar que están acoplados a un equipo instalado en campo, por lo que las pruebas se desarrollan como si fuera un sistema real. Es decir, la simulación HIL enseña cómo responde un controlador en tiempo real, frente a estímulos virtuales.
Imagen 1. Esquema de planta solar, donde todo lo que recoge el rectángulo rojo es simulado.
El comportamiento del sistema HIL se ha verificado comparando la respuesta proporcionada por un inversor real (formas de onda de tensión y corrientes) con la respuesta obtenida mediante la simulación HIL. Como se aprecia en la imagen 2, la respuesta simulada y la real coinciden.
Imagen 2.
Esta técnica proporciona a la empresa accesibilidad y facilidad para realizar las pruebas y elimina la dependencia de un espacio o equipo físico para ello, lo cual supone un importante ahorro en tiempo y costes para la empresa. Además, le dota de una mayor flexibilidad, ya que permite realizar pruebas ilimitadas sobre el comportamiento de los equipos ante innumerables situaciones de red.
Además, el HIL permite automatizar las pruebas de validación de firmware, obteniendo unos firmware robustos, que han sido sometidos a una importante batería de pruebas antes de su carga en inversores reales.
Dicho en otras palabras, gracias a este sistema se puede probar de forma real el cerebro del inversor, la unidad de control, así como el PPC en su totalidad, sin necesidad de poner en funcionamiento un equipo que trabaja a 1.500 Vdc y que maneja una potencia de más de 1,6 MW.
Este sistema de simulación es válido tanto para inversores solares como para inversores de baterías. Además, permite igualmente simular tanto sistemas conectados a red como sistemas aislados, ampliándose así enormemente las posibilidades que aporta.
Gracias a la plataforma HIL, Ingeteam puede simular y validar las conexiones a red de diferentes países y comprobar que es capaz de satisfacer los requerimientos estándares más exigentes. Del mismo modo, esto contribuye a la calidad y estabilidad del sistema eléctrico, ya que se puede comprobar cómo los equipos soportan diferentes huecos de tensión, entregan potencia reactiva y controlan la inyección de potencia activa a la red. También permite validar los algoritmos del control de planta. Es decir, esta solución posibilita la reducción de los tiempos de desarrollo, validación y puesta a punto de los diferentes controladores de planta y firmwares de una forma segura, flexible y automatizada. También permite realizar pruebas con múltiples dispositivos, de manera que se valide tanto el funcionamiento de cada equipo de manera individual, como su interacción con el resto de elementos del sistema, como SCADA, red de comunicaciones, etc.
Imagen 3. Aspecto físico del simulador HIL.