Présentation

La simulation temps-réel joue un rôle de plus en plus déterminant dans le cycle de développement et de fonctionnement des systèmes électriques actuels.

En effet, la complexité croissante de ces systèmes et leur hétérogénéité impliquent de plus en plus de contraintes que ce soit durant leur conception/développement/validation ou durant leurs cycles de fonctionnement. Ceci est particulièrement vrai pour les réseaux électriques où des sources d’énergie et charges de différentes natures, plusieurs éléments de stockage, des réseaux de distribution AC/DC ainsi que des dispositifs de contrôle et supervision doivent interagir pour optimiser la production, la distribution et la consommation de l’énergie électrique.

Le domaine des transports est également concerné. En effet, qu’ils soient appliqués dans le contexte avionique, ferroviaire ou dans le contexte du véhicule électrique, les systèmes d’entrainement électromécaniques subissent d’importantes évolutions à la fois dans leurs structures (divers type de convertisseurs statiques et moteurs disponibles), mais également dans leurs dispositifs de contrôle. Ces derniers ne se limitent plus aux algorithmes de commande de base mais incluent en plus, d’autres fonctionnalités liées par exemple à la fiabilité, surveillance et sécurité du système etc... et qui nécessitent donc la mise en place de modèles temps-réel embarqués dans le dispositif de commande.     

Ainsi, durant le cycle de développement, plus particulièrement la phase de simulation HIL (Hardware-In-the-Loop), il est primordial de mettre en oeuvre des modèles temps réel suffisamment précis, et les implanter sur des plateformes numériques très performantes de façon à reproduire fidèlement les phénomènes physiques à évaluer. On définit à ce sujet les deux approches HIL: approche Power-HIL et approche Signal-HIL (ou Controller-HIL)

• L'approche PHIL où seule une partie du système est modélisée en temps-réel. L’interaction avec la partie physique du système est réalisée au moyen d’amplificateurs de puissance, capteurs et de convertisseurs AD/DA.
• L'approche SHIL où le système est totalement modélisé et implanté dans le simulateur temps-réel. Le contrôleur est quant à lui implanté dans sa cible numérique finale.

D'autre part, durant le cycle de fonctionnement, la mise en oeuvre de simulateurs temps-réel embarqués implique des contraintes supplémentaires.

• contraintes temps-réel (temps de calcul vs pas d'échantillonnage de la boucle de commande)
• contraintes liées à la complexité du modèle à mettre en opposition avec le degré de précision du modèle
• contraintes liées au ressources matérielles que va nécessiter le modèle tout en respectant les limites de coût de la cible numérique utilisée.