Skip links

Simulering af vindturbiner

Når modeller bliver virkelighed

Siemens har behov for at teste meget af deres udvikling på vindturbiner. Men da det både er dyrt og pladskrævende at have en park af vindturbiner til rådighed, hvor man tilmed er afhængig af vind og vejr, så udviklede vi i stedet en vindturbinesimulator, som fyldte mindre, og som var lettere at dublere end en fysisk vindturbine.

Ved at kombinere real-time soft- og hardware skabte vi en model af en vindturbine, som gjorde det muligt for Siemens’ udviklere at afprøve deres egne udviklingsprojekter uden at have adgang til en fysisk vindturbine. Simulatoren skulle samtidig være parameteriseret, så den kunne konfigureres til at simulere mange forskellige varianter af vindturbiner. Vigtige parametre for både Siemens og os var hertil, at simulatoren skulle være robust, så den kunne køre i lange perioder uden at blive genstartet. Endvidere at den skulle tilbyde et API til automatisering.

For at én vindturbinesimulator kan udfylde alle disse roller er det vigtigt med en stor knowhow inden for vindturbiner, softwaredesign og hardware. Timing er desuden også vigtigt, da mere end 1000 elektriske signaler skal spille sammen, hvoraf nogle er inden for nanosekunder. For at leve op til dette gjorde vi brug af flere typer computersystemer i form af desktop, real-time controllere og FPGA’er. På softwaresiden er der mere end 30 parameteriserede matematiske modeller samt et fleksibelt konfigurationssystem til at starte den helt rigtige turbineprofil.

Hvad har simulatoren betydet for Siemens?

”Vores vindturbinesimulator har både gjort det lettere, billigere og hurtigere for os at teste forskellige funktioner, ligesom den også har haft stor betydning i forhold til at forbedre vores kvalitet og driftssikkerhed. For at tage et par eksempler så sker det bl.a., når vi kontrollerer forskellige softwarefunktioner, eller når vi afprøver nye elementer i R&D”. Ingeniør hos Siemens.

Modularitet er afgørende for skalerbarheden

Vindturbinesimulatoren er et projekt, som vi løbende udvikler på i samarbejde med Siemens. I den forbindelse er det afgørende, at simulatoren har stor modularitet både på soft- og hardwaresiden. Således kan vi løbende tilføje og ændre funktionalitet ud fra ønsker og behov. Eksempelvis betyder hardwaremodulariteten, at vi kan skifte platform og tilføje signaltyper efter skiftende krav, mens softwaremodulariteten betyder, at vi eksempelvis kan virtualisere dele af eller hele simulatoren.

1000 ton vindturbine blev simuleret med LabVIEW og PXI

Når vi laver simulatorer, er vi af den holdning, at vi bruger software, hvor det er muligt, og hardware, hvor det er nødvendigt. Denne case illustrerer tydeligt fleksibiliteten i vores design, da de implementerede simulatorer strækker sig fra ét ton tunge Hardware-In-the-Loop (HIL) simulatorer, som er baseret på multicore PXI controllere og FPGA PXI-kort, til rene softwaresimulatorer og virtuelle miljøer. I alle tilfælde konfigureres simulatorerne med samme parametersæt og samme API.

Mangler I også en simulator?

Simulering af vindturbiner

Når modeller bliver virkelighed

Siemens har behov for at teste meget af deres udvikling på vindturbiner. Men da det både er dyrt og pladskrævende at have en park af vindturbiner til rådighed, hvor man tilmed er afhængig af vind og vejr, så udviklede vi i stedet en vindturbinesimulator, som fyldte mindre, og som var lettere at dublere end en fysisk vindturbine.

Ved at kombinere real-time soft- og hardware skabte vi en model af en vindturbine, som gjorde det muligt for Siemens’ udviklere at afprøve deres egne udviklingsprojekter uden at have adgang til en fysisk vindturbine. Simulatoren skulle samtidig være parameteriseret, så den kunne konfigureres til at simulere mange forskellige varianter af vindturbiner. Vigtige parametre for både Siemens og os var hertil, at simulatoren skulle være robust, så den kunne køre i lange perioder uden at blive genstartet. Endvidere at den skulle tilbyde et API til automatisering.

For at én vindturbinesimulator kan udfylde alle disse roller er det vigtigt med en stor knowhow inden for vindturbiner, softwaredesign og hardware. Timing er desuden også vigtigt, da mere end 1000 elektriske signaler skal spille sammen, hvoraf nogle er inden for nanosekunder. For at leve op til dette gjorde vi brug af flere typer computersystemer i form af desktop, real-time controllere og FPGA’er. På softwaresiden er der mere end 30 parameteriserede matematiske modeller samt et fleksibelt konfigurationssystem til at starte den helt rigtige turbineprofil.

Hvad har simulatoren betydet for Siemens?

”Vores vindturbinesimulator har både gjort det lettere, billigere og hurtigere for os at teste forskellige funktioner, ligesom den også har haft stor betydning i forhold til at forbedre vores kvalitet og driftssikkerhed. For at tage et par eksempler så sker det bl.a., når vi kontrollerer forskellige softwarefunktioner, eller når vi afprøver nye elementer i R&D”. Ingeniør hos Siemens.

Modularitet er afgørende for skalerbarheden

Vindturbinesimulatoren er et projekt, som vi løbende udvikler på i samarbejde med Siemens. I den forbindelse er det afgørende, at simulatoren har stor modularitet både på soft- og hardwaresiden. Således kan vi løbende tilføje og ændre funktionalitet ud fra ønsker og behov. Eksempelvis betyder hardwaremodulariteten, at vi kan skifte platform og tilføje signaltyper efter skiftende krav, mens softwaremodulariteten betyder, at vi eksempelvis kan virtualisere dele af eller hele simulatoren.

1000 ton vindturbine blev simuleret med LabVIEW og PXI

Når vi laver simulatorer, er vi af den holdning, at vi bruger software, hvor det er muligt, og hardware, hvor det er nødvendigt. Denne case illustrerer tydeligt fleksibiliteten i vores design, da de implementerede simulatorer strækker sig fra ét ton tunge Hardware-In-the-Loop (HIL) simulatorer, som er baseret på multicore PXI controllere og FPGA PXI-kort, til rene softwaresimulatorer og virtuelle miljøer. I alle tilfælde konfigureres simulatorerne med samme parametersæt og samme API.

Mangler I også en simulator?
Return to top of page