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Applications des simulateurs de réseau AC dans les tests de chargeurs de véhicules électriques et de Vehicle-to-Grid

By Thomas Calmettes | 17 Apr | Énergie

L’adoption rapide des véhicules électriques (VE) à l’échelle mondiale transforme les secteurs du transport et de l’énergie. Les gouvernements, les fournisseurs d’électricité et les constructeurs automobiles investissent massivement dans les infrastructures de recharge et les systèmes énergétiques intelligents afin d’accompagner la transition vers une mobilité électrifiée. Cependant, le développement des chargeurs de VE et des technologies avancées telles que le Vehicle-to-Grid (V2G) introduit d’importants défis techniques. Les ingénieurs doivent s’assurer que les équipements de charge fonctionnent de manière fiable, sûre et efficace dans une large gamme de conditions réseau.

C’est là qu’un simulateur de réseau AC joue un rôle essentiel. Ces instruments de laboratoire avancés reproduisent des conditions de réseau électrique réelles, permettant aux ingénieurs de tester les chargeurs de VE, les chargeurs embarqués (OBC) et les systèmes de charge bidirectionnelle sans les connecter directement à un réseau électrique sous tension. En offrant un contrôle précis de la tension, de la fréquence, des harmoniques et du flux de puissance, les simulateurs de réseau AC permettent de valider les performances des chargeurs, d’assurer la conformité aux normes réseau et d’accélérer le développement produit.

Dans cet article, nous verrons comment fonctionnent les simulateurs de réseau AC et pourquoi ils sont indispensables pour des tests fiables des chargeurs de VE et du V2G.

Comprendre la recharge des VE et la technologie V2G

Notions fondamentales sur la recharge des véhicules électriques

Les véhicules électriques s’appuient sur des chargeurs pour convertir l’énergie électrique du réseau en une forme adaptée à la recharge de la batterie du véhicule. La plupart des systèmes de charge pour VE impliquent une conversion de l’alimentation AC du réseau en alimentation DC pour le stockage dans la batterie. Les systèmes de recharge se répartissent généralement en trois grandes catégories :

Niveau 1 : recharge résidentielle de faible puissance à l’aide de prises standard
Niveau 2 : recharge AC de puissance supérieure, couramment utilisée à domicile et dans les stations de recharge commerciales
Niveau 3 (charge rapide DC) : recharge de forte puissance utilisée dans les infrastructures publiques

Le chargeur peut être situé à l’intérieur du véhicule (chargeur embarqué) ou dans la station de recharge. Quelle que soit la configuration, les chargeurs de VE doivent fonctionner de manière fiable dans des conditions de réseau variables à travers le monde.

Qu’est-ce que le Vehicle-to-Grid (V2G) ?

La technologie Vehicle-to-Grid (V2G) représente une avancée majeure dans l’intégration énergétique des VE. Au lieu de simplement prélever de l’énergie sur le réseau, les systèmes V2G permettent aux véhicules électriques de réinjecter de l’électricité vers le réseau lorsque cela est nécessaire. Cet échange d’énergie bidirectionnel peut contribuer à la stabilité du réseau, intégrer des sources d’énergie renouvelables et apporter une valeur ajoutée aux propriétaires de VE.

Par exemple, lors des pics de demande électrique, une flotte de VE connectés au réseau pourrait décharger l’énergie stockée afin d’aider à stabiliser le système électrique. Lorsque la demande diminue, les véhicules peuvent ensuite se recharger.

Pour permettre cela, les chargeurs de VE doivent prendre en charge un flux de puissance bidirectionnel, autorisant l’électricité à circuler vers la batterie du véhicule et en sens inverse.

Pourquoi les tests des chargeurs de VE sont essentiels

Les chargeurs de VE sont des systèmes d’électronique de puissance complexes qui doivent satisfaire à des exigences strictes de sécurité et de performance. Avant leur déploiement, ils doivent subir une validation approfondie afin de garantir un fonctionnement correct dans toutes les conditions attendues.

Plusieurs facteurs rendent les tests de chargeurs particulièrement difficiles :

1. Variations des réseaux électriques mondiaux

Les réseaux électriques diffèrent selon les pays et les régions en termes de :

Niveaux de tension
Normes de fréquence (50 Hz contre 60 Hz)
Configurations de phases
Perturbations du réseau

Les chargeurs doivent fonctionner de manière fiable dans toutes ces conditions.

2. Perturbations du réseau

Les réseaux électriques réels subissent des fluctuations telles que :

Creux et surtensions
Déviations de fréquence
Distorsion harmonique
Déséquilibre de phase

Les équipements de charge doivent tolérer ces perturbations sans défaillance.

3. Conformité aux normes réseau

Les chargeurs de VE doivent se conformer aux normes internationales du réseau, telles que :

IEEE 1547
UL 1741
Codes réseau VDE

Ces normes garantissent une interaction sûre entre les systèmes d’énergie distribuée et le réseau électrique.

4. Exigences de fonctionnement bidirectionnel

La technologie V2G ajoute une complexité supplémentaire, car les chargeurs doivent prendre en charge en toute sécurité les modes de consommation et de production d’énergie.

Sans outils de test adaptés, vérifier ces scénarios à l’aide d’un réseau réel serait extrêmement difficile et potentiellement dangereux.

Qu’est-ce qu’un simulateur de réseau AC ?

Un simulateur de réseau AC est une source de puissance programmable conçue pour reproduire le comportement d’un véritable réseau électrique dans un environnement de laboratoire. Ces systèmes permettent aux ingénieurs de contrôler précisément les paramètres électriques et de créer des conditions de test reproductibles.

Les capacités typiques des simulateurs de réseau AC modernes comprennent :

Tension et fréquence programmables
Fonctionnement monophasé ou triphasé
Injection d’harmoniques
Simulation des perturbations réseau
Flux d’énergie bidirectionnel
Capacité d’énergie régénérative

Les simulateurs de réseau peuvent reproduire une large gamme de conditions réseau, permettant une validation complète des équipements raccordés au réseau.

Dans les environnements de test des chargeurs de VE, les simulateurs de réseau sont souvent associés à des simulateurs de batterie qui émulent le comportement des packs de batteries de VE. Cette combinaison permet aux ingénieurs de simuler les deux côtés du système de charge.

Comment les simulateurs de réseau AC facilitent les tests des chargeurs de VE

1. Reproduction des conditions réelles du réseau

L’une des fonctions les plus importantes d’un simulateur de réseau AC est sa capacité à reproduire les conditions réelles du réseau.

Les simulateurs de réseau peuvent émuler :

Fluctuations de tension
Variations de fréquence
Distorsion harmonique
Défauts réseau

En simulant ces conditions, les ingénieurs peuvent évaluer la manière dont les chargeurs de VE réagissent aux perturbations et s’assurer d’un fonctionnement fiable dans des scénarios réels.

Par exemple, un simulateur de réseau peut reproduire un creux de tension afin de vérifier si un chargeur continue à fonctionner en toute sécurité ou s’il s’arrête de manière appropriée.

2. Tests de plusieurs normes de charge

Les différentes régions et infrastructures de recharge exigent que les chargeurs prennent en charge diverses normes et conditions réseau.

Un simulateur de réseau permet de tester plusieurs configurations :

Systèmes monophasés et triphasés
Différentes plages de tension
Différentes fréquences

Cette flexibilité permet aux fabricants de concevoir des chargeurs compatibles avec les réseaux électriques du monde entier.

3. Validation du rendement et des performances du chargeur

Les simulateurs de réseau permettent une analyse détaillée des performances des chargeurs de VE.

Les ingénieurs peuvent mesurer des paramètres clés tels que :

Rendement de conversion de puissance
Facteur de puissance
Émissions harmoniques
Réponse dynamique

En ajustant les conditions de test, les ingénieurs peuvent observer les performances des chargeurs sous différentes charges et différents états de fonctionnement.

Ces informations sont essentielles pour optimiser le rendement des chargeurs et garantir la conformité aux réglementations énergétiques.

4. Mise en place d’environnements de test automatisés

Les simulateurs de réseau modernes peuvent être intégrés à des plateformes de test automatisées via des interfaces telles que CAN ou des API logicielles. Cela permet aux ingénieurs d’exécuter automatiquement des séquences de test complexes.

Les tests automatisés aident les fabricants à :

Accélérer le développement produit
Améliorer la répétabilité des tests
Réduire les erreurs humaines

La simulation automatisée du réseau est particulièrement utile pour valider plusieurs conceptions de chargeurs ou réaliser des tests de fiabilité de longue durée.

Le rôle des simulateurs de réseau AC dans les tests V2G

La technologie V2G exige que les chargeurs fonctionnent à la fois en mode source et en mode puits, c’est-à-dire qu’ils doivent à la fois consommer et fournir de l’énergie.

Tester cette capacité est impossible avec de simples alimentations traditionnelles. Les simulateurs de réseau AC permettent les tests V2G en prenant en charge un flux de puissance bidirectionnel.

1. Simulation du flux de puissance bidirectionnel

Les simulateurs de réseau bidirectionnels permettent aux ingénieurs de tester des scénarios dans lesquels l’énergie circule de la batterie du VE vers le réseau.

Cette capacité est essentielle pour valider le fonctionnement V2G, car les chargeurs doivent :

Convertir l’énergie DC de la batterie en énergie AC réseau
Se synchroniser avec la fréquence et la tension du réseau
Maintenir la qualité de l’énergie

Les simulateurs de réseau capables de fonctionner en quatre quadrants peuvent agir à la fois comme source de puissance et comme charge électronique, ce qui les rend idéaux pour les tests bidirectionnels.

2. Tests des algorithmes de contrôle interactifs avec le réseau

Les systèmes V2G interagissent dynamiquement avec le réseau. Les chargeurs peuvent répondre à des signaux tels que :

Ordres de régulation de fréquence
Demandes de réponse à la demande
Exigences de stabilisation de la tension

Les simulateurs permettent aux ingénieurs de reproduire ces événements réseau dans un environnement contrôlé et de vérifier la réponse du chargeur.

Le test de ces scénarios garantit que les chargeurs V2G fonctionnent correctement lorsqu’ils participent à des services de réseau intelligent.

3. Évaluation de l’impact réseau et de la stabilité

L’adoption à grande échelle des VE pourrait avoir un impact significatif sur les réseaux électriques. Les ingénieurs doivent s’assurer que la charge bidirectionnelle ne déstabilise pas l’infrastructure réseau.

Les simulateurs de réseau aident les chercheurs à étudier :

Les profils de charge des flottes de VE
L’équilibrage de la charge du réseau
Le comportement de la régulation de fréquence

La simulation de ces scénarios permet aux fournisseurs d’électricité et aux fabricants d’optimiser les stratégies V2G avant le déploiement.

4. Vérification de la protection anti-îlotage

La protection anti-îlotage est une fonction de sécurité essentielle dans les systèmes de puissance raccordés au réseau.

Si le réseau tombe en panne, un chargeur doit cesser d’injecter de l’énergie vers le réseau afin d’éviter tout danger pour le personnel des services publics et les équipements.

Les simulateurs de réseau permettent aux ingénieurs de créer volontairement des scénarios de défaut réseau et de confirmer que le chargeur réagit correctement.

Intégration des simulateurs de réseau avec des simulateurs de batterie

Pour tester complètement les systèmes de charge des VE, les ingénieurs associent souvent des simulateurs de réseau AC à des simulateurs de batterie.

Cette configuration recrée l’ensemble de l’environnement de charge :

Le simulateur de réseau émule le réseau électrique.
Le simulateur de batterie émule le pack batterie du VE.

Ensemble, ces systèmes permettent aux ingénieurs de reproduire le comportement réel de charge et de décharge sans nécessiter de véhicule ou de batterie réels.

Les simulateurs de batterie peuvent également émuler des caractéristiques complexes de la batterie, telles que :

Les variations de résistance interne
Le comportement de l’état de charge
Les effets de la température

Cette approche permet une validation complète des systèmes de charge et des fonctionnalités V2G.

Avantages de l’utilisation des simulateurs de réseau AC dans les essais VE

Les simulateurs de réseau AC offrent plusieurs avantages pour le développement des chargeurs de VE.

Amélioration de la sécurité

Tester directement sur le réseau électrique des équipements de charge de forte puissance peut être dangereux. Les simulateurs de réseau offrent un environnement sûr dans lequel les ingénieurs peuvent évaluer des scénarios extrêmes sans risquer l’infrastructure réelle.

Réduction de la consommation d’énergie

De nombreux simulateurs de réseau intègrent une technologie régénérative qui renvoie l’énergie inutilisée vers le système électrique de l’installation. Cela réduit le gaspillage d’énergie et diminue les coûts d’exploitation.

Cycles de développement plus rapides

Les simulateurs permettent de tester rapidement de nombreux scénarios sans attendre que des conditions réelles se produisent.

Les ingénieurs peuvent simuler rapidement des centaines de configurations de réseau sur une courte période, accélérant ainsi le développement produit.

Tests reproductibles

Les réseaux électriques réels fluctuent constamment, ce qui rend difficile la réalisation de tests cohérents. Les simulateurs de réseau permettent aux ingénieurs de reproduire des conditions identiques à plusieurs reprises pour des comparaisons précises.

Tendances futures dans la recharge des VE et la simulation réseau

À mesure que l’adoption des VE continue de croître, le rôle des simulateurs de réseau AC deviendra encore plus important.

Plusieurs tendances émergentes façonnent l’avenir des tests des chargeurs de VE :

Développement de la charge bidirectionnelle

De plus en plus de constructeurs automobiles introduisent des VE capables de charge bidirectionnelle. Cela augmentera la demande de systèmes avancés de simulation réseau capables de tester des scénarios V2G complexes.

Intégration au réseau intelligent

Les infrastructures de charge futures seront profondément intégrées aux réseaux intelligents et aux systèmes d’énergie renouvelable.

Le test de ces interactions nécessitera des plateformes de simulation réseau plus sophistiquées, capables de communiquer en temps réel avec les systèmes de gestion du réseau.

Tests Power Hardware-in-the-Loop (PHIL)

Les simulateurs de réseau avancés prennent désormais en charge les tests Power Hardware-in-the-Loop, qui permettent à du matériel réel d’interagir en temps réel avec des réseaux de puissance simulés.

Cette technique permet des essais très précis de dispositifs raccordés au réseau tels que les chargeurs de VE, les systèmes de stockage d’énergie et les onduleurs pour énergies renouvelables.

Conclusion

L’infrastructure de recharge des véhicules électriques devient un composant essentiel des systèmes énergétiques modernes. À mesure que des technologies comme la recharge rapide et le Vehicle-to-Grid continuent d’évoluer, il devient de plus en plus important de garantir la fiabilité et la sécurité des chargeurs de VE.

Les simulateurs de réseau AC fournissent un environnement de test contrôlé pour valider les performances des chargeurs dans des conditions réseau réalistes. En simulant précisément les fluctuations de tension, les variations de fréquence et les flux de puissance bidirectionnels, ces systèmes permettent aux ingénieurs d’évaluer en profondeur les chargeurs de VE et les technologies V2G avant leur déploiement.

Des tests de conformité à l’intégration au réseau intelligent, les simulateurs de réseau AC sont des outils essentiels pour accélérer l’innovation dans l’industrie de la mobilité électrique. À mesure que l’adoption des VE progresse et que les systèmes énergétiques deviennent plus interconnectés, ces plateformes d’essai joueront un rôle vital pour garantir le fonctionnement fiable de la prochaine génération d’infrastructures de charge.

Mesure autonome du courant veille

By Thomas Calmettes | 3 Apr | Automobile, Énergie

Solution pour des mesures autonomes du courant de veille dans les systèmes électriques de véhicules jusqu’à 80 V.

Produits

KLARI-CHARGE 2
KLARI-CORD 5
KLARIC HP-PROBE TYPE BF2

Montage

Connexion de la HP-PROBE au câble de masse de la batterie.
Connexion du KLARI-CORD 5 à la HP-PROBE.

Mesure du courant de fonctionnement et du courant de veille

La mesure des courants et des tensions fait déjà partie intégrante du programme d’essai dès les premières phases du développement des véhicules et accompagne le processus de développement à toutes les étapes jusqu’à la validation pour la production en série. Dans les premières phases de développement, les composants individuels et leur interaction ne sont pas encore optimisés en termes de consommation d’énergie. Des mesures de courant de veille avec une résolution élevée ne peuvent alors pas être réalisées de manière pertinente, car plusieurs dizaines d’ampères peuvent parfois circuler. Ce n’est qu’aux phases de développement ultérieures qu’un niveau de consommation est atteint permettant d’effectuer des mesures de courant de veille significatives afin d’identifier les « mauvais élèves ».

Les constructeurs automobiles utilisent les modules de mesure KLARI-MOD et KLARI-CORD de Stefan Klaric GmbH&Co.KG, Stuttgart, pour les mesures sur véhicule complet. Par rapport aux techniques de mesure utilisées auparavant, où différents shunts étaient insérés dans la chaîne de mesure selon le courant attendu, ces modules peuvent mesurer avec un seul shunt l’ensemble de la plage de courant typiquement rencontrée dans le véhicule – voir tableau 1.

Gain	Plage de mesure	Résolution
4,8	+/-750 A	22,89 mA
24	+/-150 A	4,58 mA
50	+/-75 A	2,29 mA
100	+/-37,5 A	1,14 mA

Tableau 1 – Plage de mesure du courant et résolution, KLARI-MOD et KLARI-CORD

La résistance de mesure présente une résistance extrêmement faible de 200 µΩ afin d’influencer le niveau de tension le moins possible. Le CAN utilisé dispose de 5 plages de mesure offrant chacune une résolution de 16 bits, automatiquement adaptées à la valeur mesurée en mode autorange. Selon la valeur mesurée, un microprocesseur prend en charge la commutation de plage du CAN, le traitement ultérieur ainsi que la sortie des valeurs mesurées. Les deux types de modules disposent de 3 voies de mesure permettant d’enregistrer, en plus du courant, soit 2 tensions (par exemple tension batterie et tension alternateur), soit 1 tension et 1 température (PT1000, par exemple pour la température de batterie).

Sortie des données

Tandis que KLARI-MOD transmet les données de mesure du courant nominal et de veille selon l’état du véhicule via CAN à un PC ou à un enregistreur externe, KLARI-CORD est optimisé pour les mesures longue durée avec une faible consommation propre, une mémoire intégrée des données de mesure (clé USB) et assure également l’équilibrage de batterie. Les données peuvent être analysées avec Klari-Viewer ainsi qu’avec tous les logiciels d’analyse de données courants du marché.

Note d’application sur la mesure du courant de repos avec KLARI-CORD 5

Modules basse tension compatibles

Module	Entrées	Voies	CAN	Fréquence d’échantillonnage max.	I	U	I+U	T	ETH	CAN	Fréquence d’échantillonnage dynamique	Autorange	Fonction d’enregistrement	Affichage
MULTI-8	8	16	16	8 kHz	√	√	√	√	–	1x	(√)	√	–	–
MULTI-8 ETH	8	16	16	8 kHz	√	√	√	√	√	–	(√)	√	–	–
MULTI-4	4	8	8	8 kHz	√	√	√	√	–	1x	(√)	√	–	–
MULTI-4 ETH	4	8	8	8 kHz	√	√	√	√	√	–	(√)	√	–	–
KLARI-CORD 5	4	8	8	8 kHz	√	√	√	√	√	2x	√	√	√	√

(√) fonction logicielle optionnelle

Les types de default dans les modules photovoltaïques

By Sophie MOULUCOU | 21 Jan | Énergie

Comprendre les points chauds

Les points chauds font référence à des zones localisées de température élevée dans un module photovoltaïque. Ces points chauds peuvent survenir pour diverses raisons et, s'ils ne sont pas traités, ils peuvent entraîner une diminution de l'efficacité, une réduction de la puissance de sortie et même des dommages à long terme aux panneaux solaires.

Causes des points chauds

Ombrage partiel : Lorsque certaines parties d'un panneau solaire reçoivent moins de lumière solaire en raison de l'ombrage d'objets proches, tels que des arbres ou des bâtiments, les cellules ombragées peuvent devenir un point chaud. En effet, les cellules grisées peuvent agir comme des résistances, provoquant une augmentation de la température.

Cellules incompatibles : des variations de fabrication ou des cellules incompatibles au sein d'un module peuvent entraîner une production d'énergie inégale. Les cellules moins efficaces peuvent générer moins d’électricité, provoquant un échauffement et la création des points chauds.

Défauts des cellules : des défauts de fabrication ou des dommages pendant le transport et l'installation peuvent entraîner des dysfonctionnements des cellules. Une cellule défectueuse peut devenir un point chaud car elle ne parvient pas à contribuer sa juste part à la production globale d’énergie.

Cette image montre une variante possible d'une chaîne ou d'un module présentant un problème de point chaud. On constate que ni la tension en circuit ouvert ni le courant de court-circuit ne sont réduits. Cependant, le MPP est considérablement inférieur à celui sans point chaud. La zone située entre les deux courbes décrit la puissance perdue.

Effets des points chauds

Efficacité réduite : les points chauds peuvent réduire considérablement l’efficacité globale d’un module photovoltaïque. Les températures élevées entravent les performances des cellules solaires, entraînant une diminution de la puissance délivrée.

Durée de vie réduite : une exposition prolongée à des températures élevées peut accélérer le processus de vieillissement des cellules solaires, raccourcissant ainsi la durée de vie de l'ensemble du module photovoltaïque.

Problèmes de sécurité : les points chauds peuvent présenter des risques pour la sécurité, car des températures excessivement élevées peuvent entraîner un emballement thermique, le module subissant une augmentation rapide de la température, entraînant potentiellement des risques d'incendie.

Atténuer les points chauds

Diodes de dérivation : Les modules photovoltaïques sont équipés de diodes de dérivation qui aident à atténuer l'impact de l'ombrage. Ces diodes redirigent le flux de courant, évitant ainsi les points chauds dans les zones ombragées.

Entretien régulier : l'inspection et l'entretien périodiques des panneaux solaires peuvent identifier et résoudre des problèmes tels que la saleté, les dommages ou les défauts avant qu'ils ne se transforment en points chauds.

PV Master 10 pour l'inspection photovoltaïque

la sécurité système de mesure pour le contrôle de la sécurité et des performances

Le PV Master 10 utilise la technologie avancée Time-Sync pour mesurer jusqu'à 20 canaux ou chaînes simultanément (1 canal interne / jusqu'à 20 canaux avec boîtier d'extension). Il offre une mesure précise du potentiel jusqu'à 1 600 V et des capacités de traçage de courbe IV au même niveau de potentiel. Avec une capacité allant jusqu'à 30 A, il garantit des mesures précises. De plus, deux entrées sont disponibles pour les thermocouples (type K) et une pour la mesure de l'irradiance via BNC. L'appareil dispose d'une batterie qui garantit jusqu'à 4 heures de fonctionnement continu, complétée par un écran Full HD multi-touch de 11 pouces pour une utilisation améliorée. Il peut notamment détecter les pertes de mésappariement en série et en parallèle, ce qui en fait un outil complet pour une analyse efficace sur le terrain.

Système d’acquisition de données tout-en-un à grand nombre de canaux

By Sophie MOULUCOU | 30 Dec | Acquisition de données, Aérospatial, Automobile, Énergie

Le DEWE3-A8/A12 est un système d'acquisition de données compact offrant un grand nombre de canaux. Avec jusqu'à 64 (DEWE3-A8) ou 96 (DEWE3-A12) entrées de mesure analogiques, il est idéal pour les essais sur site ou en structure. Le logiciel de mesure OXYGEN intuitif et son écran de 18,5 pouces permettent une utilisation immédiate.

Caractéristiques principales

Écran tactile multipoint de 18,5 pouces

8 ou 12 emplacements pour modules TRION(3)

PC intégré

Interface

Jusqu'à 64 ou 96 entrées analogiques

Fréquence d'échantillonnage jusqu'à 10 MS/s

Synchronisation, CAN, E/S numériques, compteur

Bon à savoir

Débit d'enregistrement sans interruption typique de 800 Mo/s

Interface LAN optionnelle de 2,5 Gbit/s ou 10 Gbit/s

Peut servir d'analyseur de puissance

Modules TRION(3) interchangeables par l'utilisateur

Le DEWE3-A8/A12 prend en charge tous les modules TRION(3) haute vitesse pour la quasi-totalité des capteurs et signaux d'entrée, tels que la tension, le courant, la puissance, les vibrations (IEPE), les ponts de Wheatstone (jauges de contrainte), les potentiomètres, les RTD, le CAN, les entrées de compteurs, les thermocouples, et bien d'autres. La synchronisation peut être assurée par des sources de temps externes comme le GPS, le PTP ou l'IRIG. Les modules TRION(3) sont facilement interchangeables.

OXYGEN 7.7 – Acquisition de données plus intelligente grâce à de nouvelles fonctionnalités et améliorations

By Sophie MOULUCOU | 30 Dec | Aérospatial, Automobile, Énergie, Transport

Avec OXYGEN 7.7, nous continuons à nous perfectionner. Cette mise à jour logicielle introduit de nouvelles fonctionnalités, des optimisations d'analyse et des améliorations d'ergonomie dans plusieurs modules, de la FFT à l'analyse de consommation énergétique. Importation, fonctions mathématiques et gestion des instruments : découvrez tous les détails dans cet article de blog et téléchargez OXYGEN pour constater par vous-même les améliorations.

Télécharger OXYGEN

Filtres de type I et II de Chebyshev

La dernière mise à jour du plugin Filtres IIR introduit deux nouvelles caractéristiques de filtre : Chebyshev de type I et Chebyshev de type II. Chaque type comprend deux paramètres spécifiques permettant d’affiner le comportement du filtre.

Pour le plugin Filtres IIR, nous avons ajouté deux nouvelles caractéristiques de filtre : Chebyshev de type I et II. Ces caractéristiques sont fournies avec deux paramètres spécifiques au filtre :

Ordre – Plus l’ordre est élevé, plus la pente est raide et plus les ondulations sont nombreuses.
Ondulation – Définit le pic maximal de l'ondulation.

Les filtres Chebyshev de type I et de type II sont disponibles pour tous les types de filtres dans le plugin.

Fig. 1 : Caractéristiques des filtres Chebyshev I et II pour filtre IIR

Comparaison : Tchebychev contre Bessel et Butterworth

Type de filtre	Caractéristiques
Bessel	Pente la plus douce, mais excellente réponse en phase et à l’impulsion
Butterworth	Bande passante lisse et pente moyenne , un bon choix polyvalent
Chebyshev I	Pente la plus raide avec ondulations dans la bande passante
Chebyshev II	Bande passante lisse avec ondulations dans la bande arrêt

Fig. 2 : Réponse en amplitude et en phase de différents types de filtres d'ordre 4 et d'une fréquence de coupure de 100 Hz.

Quand utiliser quel filtre

Bessel – Idéal lorsque la forme et la synchronisation du signal sont essentielles.
Butterworth – Idéal pour une utilisation générale avec une bande passante propre .On souhaite créer des ondes.
Chebyshev I – Choisissez cette option pour une pente maximale, en acceptant une certaine ondulation dans la bande passante.
Chebyshev II – Parfait lorsque la bande passante doit rester lisse, mais qu'une forte atténuation des fréquences indésirables est nécessaire.

Extensions FFT

OXYGEN 7.7 introduit de multiples extensions à notre outil FFT, améliorant ainsi sa flexibilité, sa précision et sa facilité d'utilisation.

Nouvelle méthode de moyenne exponentielle

La nouvelle méthode de moyenne exponentielle applique une approche de moyenne pondérée et récursive, un facteur de décroissance. Il met à jour en continu la moyenne du spectre FFT, en accordant plus d'importance aux valeurs récentes, données en fonction de la constante de temps choisie. La moyenne exponentielle d'un spectre FFT est définie comme suit :

Où:

y _n – spectre FFT moyenné actuel
x _n – spectre FFT d'entrée actuel
y _n-1 – spectre FFT moyenné précédent
α – facteur de lissage, déterminé par
- Δ T – intervalle de temps d'échantillonnage (inverse de la fréquence d'échantillonnage du canal FFT)
- τ – constante de temps exponentielle (modifiable par l'utilisateur)

Une valeur de τ plus petite augmente l'impact des spectres les plus récents, tandis qu'une valeur de τ plus grande met l'accent sur les spectres précédents.

Nouveaux modes généraux

Nous avons ajouté de nouvelles options pour les calculs FFT globaux, vous offrant un meilleur contrôle sur la façon dont le spectre donnée

Globalement – Calculé sur toute la durée de la mesure, du début à la fin (par défaut).
Par blocs – Moyennes sur un nombre de spectres défini par l'utilisateur.
Données temporelles – Moyennes sur une période définie par l'utilisateur.

Remarque : Le mode sélectionné s'applique à l'ensemble des canaux et des calculs.

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Plage de fréquences définissables

Vous pouvez désormais limiter le calcul FFT à une plage de fréquences spécifique. Sélectionnez une plage.0 … f _s /2, où f _s est la fréquence d'échantillonnage du canal d'entrée. Cela permet de concentrer l'analyse sur les bandes de fréquences les plus pertinentes pour votre application.

FFT augmentée taille

La FFT maximale La taille a été augmentée de 2<sup> ^20</sup> à 2<sup> ^24</sup> , ce qui permet une résolution fréquentielle plus élevée. Cette amélioration s'applique à la fois à l'analyseur de spectre FFT (instrument) et à la FFT mathématique.

Nouveau spectre d'amplitude crête à crête

Les options du spectre d'amplitude incluent désormais l'amplitude crête à crête. Ce spectre affiche l'amplitude crête à crête (soit deux fois l'amplitude crête maximale) pour chaque bande de fréquence (sauf la bande CC 0, définie comme 0). Disponible pour l'analyseur de spectre FFT et la FFT mathématique.

Fig. 3 : Nouvelles améliorations de la FFT mises en évidence

Amélioration de l'analyseur de spectre

L'instrument Spectrum Analyzer, dans sa section des courbes de référence, prend désormais en charge l'interpolation linéaire entre deux points, assurant ainsi une visualisation plus fluide des courbes.

Fig. 4 : Comparaison entre l'interpolation linéaire active et inactive

Statistiques des tableaux

Les statistiques de réseau constituent une nouvelle option mathématique de notre section Mathématiques avancées, qui permet un calcul rapide et efficace des valeurs statistiques de base pour n'importe quel canal de réseau – telles que celles résultant de FFT, CBP, d'un échantillonneur matriciel ou d'opérations similaires.

Les fonctions statistiques suivantes sont actuellement disponibles :

Valeur minimale du tableau réel, y compris l'indice correspondant et la valeur de l'axe X dans l'unité d'ingénierie respective
Valeur maximale du tableau réel, incluant l'indice correspondant et la valeur de l'axe X dans l'unité d'ingénierie respective.
Somme linéaire sur tous les intervalles
Moyenne sur tous les intervalles
Somme énergétique sur l'ensemble des compartiments
RMS sur l'ensemble des bacs

Cette fonction est particulièrement utile pour identifier la valeur maximale actuelle et sa fréquence correspondante dans un spectre d'amplitude.

Remarque : Tous les calculs sont fourni sous forme de canaux asynchrones.

Fig. 5 : Création de statistiques de base basées sur les canaux du réseau.

Rallonges électriques

OXYGEN 7.7, nous introduisons deux nouvelles mises à jour pour le groupe Power :

Nouvelle option de taux de mise à jour des harmoniques

En général, l'analyse harmonique est synchronisée sur N périodes de la fréquence fondamentale . Selon la fréquence, un nombre spécifique de périodes est utilisé pour l'analyse. Le tableau suivant présente un aperçu du nombre de périodes utilisées pour chaque plage de fréquences fondamentales :

Plage de fréquence fondamentale (Hz)	Périodes (par défaut)	Périodes (rapide)
1–4,99	1	1
5–14,99	2	1
15–24,99	4	2
25–34,99	6	3
35–44,99	8	4
45–54,99	10	5
55–64,99	12	6
65–74,99	14	7

Tableau 2 : Gamme de fréquences fondamentales

Dans les versions précédentes, ce paramètre était fixe.Avec OXYGEN 7.7, vous pouvez désormais choisir entre deux modes de taux de mise à jour harmonique :

Par défaut – Évaluation standard (comme précédemment), ce qui entraîne un temps d'évaluation plus long et une stabilité accrue, mais un taux de mise à jour plus faible.
Rapide – Réduit de moitié le nombre de périodes requises, permettant des évaluations plus rapides et des taux de mise à jour plus élevés, mais avec stabilité réduite.

Résolution supraharmonique améliorée

Pour se conformer à la norme CEI 61000-2-4 (juin 2024), OXYGEN propose désormais une option permettant d'augmenter la résolution supraharmonique. Auparavant, l'analyse supraharmonique était effectuée avec une bande passante de 2 kHz. Vous pouvez désormais sélectionner une bande passante de 200 Hz, ce qui améliore la résolution d'un facteur dix.

Remarque : Une résolution plus élevée augmente considérablement la charge de calcul.

Fig. 6 : À gauche – Nouveaux réglages harmoniques mis en évidence ; à droite – Comparaison visuelle de la résolution supraharmonique à 2 kHz et 200 Hz

Améliorations à l'importation

Cette mise à jour développe et affine davantage les capacités d'importation d'OXYGEN pour rendre le travail avec fichiers externes plus flexibles :

La fonctionnalité d'importation CSV prend désormais également en charge les fichiers .txt. Lorsque vous utilisez l' option Importer CSV/TXT dans le menu Ajouter un canal , vous pouvez importer des fichiers .csv et .txt. Fonctionnalités et options de configuration similaires pour les deux types de fichiers.
La fonction d'importation DXD a été améliorée. Un nouveau type de décalage aligne automatiquement la base de temps absolue d'un fichier *.dxd ou *.d7d sur celle du fichier *.dmd correspondant. Ceci vise à simplifier la fusion de plusieurs fichiers sources.
OXYGEN peut désormais importer et traiter des fichiers tiers dont la durée d'enregistrement dépasse celle du fichier *.dmd actif. Auparavant, seuls les fichiers dans a durée d'enregistrement pouvait être gérée correctement ; cette limitation a maintenant été supprimée pour une plus grande flexibilité lors du post-traitement et de l'analyse.

Fig. 7 : Fonctionnalité d’importation CSV/TXT (à gauche) et fonctionnalité d’importation DXD (à droite)

Améliorations et mises à jour supplémentaires

Enregistrement multi-fichiers – Division par taille de fichier

La fonctionnalité d'enregistrement multi-fichiers a été étendue. Nouvelle option : Fractionnement par taille de fichier. En plus des modes de fractionnement existants (fractionnement par durée, par nombre d’événements d’enregistrement et par heure absolue), vous pouvez désormais fractionner automatiquement les enregistrements lorsqu’une limite de taille de fichier définie est atteinte. Cette fonction est particulièrement utile pour les enregistrements de longue durée, car elle garantit des fichiers de taille raisonnable et facilite leur traitement de données manutention sans interrompre le processus de mesure.

Fig. 8 : Nouvelle option de fractionnement par taille de fichier pour les enregistrements multi-fichiers.

Analyse des ordres – Nouvelle option de calcul : Type d’amplitude

La fonction d'analyse d'ordre inclut une nouvelle option de configuration : Type d'amplitude. Celle-ci vous permet de définir les valeurs d'amplitude résultantes. Vous pouvez choisir parmi les options suivantes :

Amplitude RMS (paramètre par défaut précédent et actuel)
Amplitude
Amplitude P2P (crête à crête)

Modbus – Augmentation de la fréquence d'interrogation maximale

Dans les versions précédentes d'OXYGEN, la fréquence d'interrogation maximale de notre plugin MODBUS TCP était limitée à 10 Hz. À partir de cette mise à jour, nous avons augmenté cette fréquence à 100 Hz.

CAN(-FD) – Décodage de fichiers .ARXML mis à jour

En général, lorsqu'on travaille avec CAN(-FD). Dans OXYGEN, vous pouvez charger des fichiers DBC ou ARXML pour simplifier la configuration CAN.Cette mise à jour améliore le décodage des fichiers ARXML : il prend désormais en charge les PDU conteneurs et les PDU sécurisés, garantissant ainsi une compatibilité étendue et des performances accrues.

Exporter – Ignorer les horodatages

La fonction d'exportation pour les fichiers .TXT, .CSV et .XLSX inclut désormais une nouvelle case à cocher « Ignorer les horodatages ». Lorsqu'elle est activée, seules les valeurs de mesure sont exportées sans les horodatages correspondants.

Améliorations des instruments

OXYGEN 7.7 introduit plusieurs améliorations sur de nombreux instruments, améliorant ainsi la convivialité et la visualisation :

Tracé GPS – Prend désormais en charge un dégradé de couleurs bilatéral, offrant un contraste visuel amélioré par rapport à l'affichage à dégradé unique précédent.
Curseur de l'enregistreur – Afficher uniquement les statistiques données. L'activation étant activée, les valeurs du curseur font désormais également référence à des statistiques.
Nom court du canal – Tous les instruments à canaux incluent désormais une nouvelle propriété : Afficher le nom court du canal . Ceci est particulièrement utile pour les systèmes OYXGEN-NET, car cela raccourcit les identifiants de canal longs en supprimant les extensions de nom.
Exemple : AI 1/1@DEWE3-RM16_056 –> AI 1/1

Fig. 9 : ① Tracé GPS – dégradé de couleurs bilatéral ; ② Le curseur de l’enregistreur affiche les valeurs statistiques ; ③ Option de nom de canal court

Améliorations de l'ergonomie

De plus, cette mise à jour apporte plusieurs améliorations mineures mais précieuses en matière d'ergonomie :

Un nouveau champ de recherche dans le menu Ajouter un canal facilite la recherche et la création de canaux logiciels et d'outils d'analyse spécifiques.
Les messages CAN sont désormais alignés avec les canaux synchrones lors de l'exportation à un rythme réduit, assurant une corrélation temporelle constante.
L'avertissement d'incompatibilité matérielle lors du chargement d'une configuration TRIONet(3) (.dms) sur un système TRIONet(3) différent ayant une configuration de carte TRION(3) identique est désormais automatiquement supprimé.