OPAL-RT助力施耐德电气新一代模块化UPS产品加速研发迭代测试

01 项目背景

在过去的两年多时间里，OPAL-RT China （北京欧泊实时技术有限责任公司）为施耐德电气（上海）的不间断电源（UPS）产品团队持续提供了多套高性能硬件在环测试平台和优质的定制化技术支持服务，帮助UPS团队在新产品开发阶段高效地进行软硬件的迭代测试。

基于对用户需求的深刻理解，施耐德电气将于2023年初发布新一代模块化UPS Galaxy PX，通过模块化设计，融合数字控制技术和电力电子技术，为中小功率用电环境提供高质量供电保障，并通过数字化手段全面提升服务效率，最终帮助用户优化IT资产绩效，创造高性能回报。

02 项目挑战

针对UPS来说，新产品在研发阶段需要完成众多的可靠性测试和极限工况测试。传统测试中往往需要用到大量的真实样机，这类电力电子器件“原型PCB”（或者说“工程板”）在极限工况测试过程中可能会出现“烧机”的情况，而重新制作一块工程板会花费额外的时间和金钱成本，影响测试效率。另外，较大功率样机在“烧机”时伴随的电容器“炸裂”现象还会给测试人员造成一定的心理影响。

传统UPS开发过程中迭代测试的“痛点”是：

1. 测试效率相对低下

2. 内部故障难以实测

3. 极限条件外设受限

4. 硬件变更响应缓慢

——Ricky Zhang

施耐德电气（上海）能源管理业务

固件测试首席专家

03 解决方案

在施耐德电气UPS项目中，借助OPAL-RT的eFPGASIM - 基于FPGA的电力电子仿真工具包，能够在软件中搭建高度自定义的电力电子拓扑模型（最低纳秒级步长）并支持接收高开关频率（0-200kHz及以上），用数字化电力电子拓扑来替代测试中的真实样机。

硬件方面，采用OPAL-RT OP4510仿真器和OP4520 IO拓展箱的组合，仿真机各自的Xilinx K7 series FPGA分别负责整流（PFC）和逆变器（Inverter）的模拟，利用光纤通讯协议完成两侧在直流母线上的解耦。

04 项目成果

施耐德如何在短短一年的时间内克服技术难点实现新产品高质量快速交付？

携手OPAL-RT China，我们为新一代Galaxy PX UPS产品研发全新引入了自动化测试仿真平台：OPAL-RT硬件在环数字仿真平台。该HIL平台是我们的测试团队依据产品的硬件设计专门针对软件的研发与测试需求所开发的数字化仿真平台，它相对于传统的UPS开发平台有以下特点：

01

无需频繁搭建改造硬件测试平台；数字化连接UPS功率回路及其测试框架，不存在硬件接触不良、老化、损坏等问题，助力自动化测试长期稳定运行，从而使产品质量更加可靠。

02

无需烦恼高昂的硬件成本和复杂的测试改造，以数字化方式轻松实现各类元器件、短路、断路、低阻、高阻以及内部破坏性实验的模拟，精准验证保护逻辑。

03

无需高额的实验室投资和大量的测试外设，数字化方式即可实现全部外设。外部极限条件轻松设定，内部节点数据白盒式呈现。

04

无需纠结如何全面抓取现场数据，只需设定现场条件，在电脑前也能仿佛实时置身于客户现场，所有复杂细节全面展现，服务支持更加迅捷。

05

无需苦恼硬件设计的频繁变更，只需鼠标键盘，即可让测试台同步硬件设计，让测试步伐紧跟项目节奏，确保客户产品交付更加快速。

06

数字化测试平台不会产生大量能耗，产品研发更加节能高效，绿色低碳。

——Ricky Zhang

施耐德电气（上海）能源管理业务

固件测试首席专家

利用eFPGASIM中的Scenario功能，可以轻松不中断地测试UPS的不同带载工况乃至极限工况，与此同时还能引入故障状态模拟，这是以往使用真实样机进行测试时难以高效实现的。

更进一步地，施耐德电气技术团队内熟悉labVIEW的资深技术同事借助OPAL-RT 的RT-LAB中开放的LabVIEW API 和Python API接口，搭建了基于LabVIEW的自动化测试面板。使得测试同事或软件研发同事无需开启或学习使用RT-LAB和Matlab，而仅需打开自研的测试面板提前做好参数配置就能完成想要的自动化测试。得益于这样的高效自动化测试脚本，仿真器往往可以连续一周不停机进行自动化测试，无需人员看守，从而提高测试效率，加快产品验证。

这两年多以来，OPAL-RT China 的本土技术支持团队一直为我们提供定制化的售后支持服务（Premium Maintenance Plan），不仅是在我们遇到技术问题时能够及时地解答，而且在HIL平台需要适配我们自己的控制程序的时候，能够完成一些特定需求的定制化功能开发，来满足测试条件。这也为我们节约了相当多的学习时间成本，让测试人员将精力专注在产品测试上。

——Ricky Zhang

施耐德电气（上海）能源管理业务

固件测试首席专家

感谢施耐德电气（上海）UPS团队对OPAL-RT的信任与支持，期待双方一起探索在更多领域的长期合作！

05 更多相关信息

关于OPAL-RT Maintenance

在OPAL-RT，我们关心您宝贵的工作时间，我们在这里确保您从实时模拟系统中获得最大的收益。每次购买一个或多个OPAL-RT实时仿真器，免费提供有效时限的软件基本维护服务计划和硬件维护服务。还可以根据需要选择延长软件及硬件维护和服务期或升级维护的选项，通过我们的个性化维护计划正确维护您的OPAL-RT软件和硬件。

Premium Maintenance计划：让OPAL-RT技术支持工程师成为您团队的一部分。该维护计划包含在关键应用场景上所需的额外选择和高级服务。通常，实时仿真测试是产品开发中关键任务的核心要素：在这种情况下，OPAL-RT客户的停机时间或故障排除工作成本可能非常高，而Premium Maintenance维护计划包含以下优势：

1. 指定两名本土技术支持工程师长期跟踪客户项目进度；

2. 针对客户指定的两套测试模型，配合完成实时化和修改工作；

3. 额外的硬件质保期延长；

4. 软硬件二次升级或者购买时给与额外的折扣。

关于施耐德 Galaxy PX系列UPS

Galaxy PX 三相不间断电源提供高可靠性和配置的灵活性，以最大化的提供成本优化。100-250 kW(N+1) 400V 功率容量，是中小型数据中心和其他关键业务应用的理想选择。

得益于高性能的DSP和FPGA全数字控制技术及模块化设计，Galaxy PX系列实现了系统的可扩展性、冗余性和高可靠性。而模块的在线插拔（Live Swap）功能，实现了UPS容量可扩展性，并且更易于前期的安装和后期的高效维护。

提供额外的电源模块，可实现N+1内部冗余， 为用户负载提供保护，并在不额外占用空间的情况下将系统可用性提高10倍。