Implementierung und Inbetriebnahme eines automatisierten Hardware in the Loop (HIL)-basierten Testverfahrens für leistungselektronische Baugruppen und FPGA-Signalverarbeitung

  • Motivation

    Am Elektrotechnischen Institut (ETI) werden verschiedene leistungselektronische Baugruppen selbst entwickelt und gefertigt. Daraus ergibt sich der Bedarf, diese Baugruppen auf eine korrekte und fehlerfreie Funktionalität zu prüfen, sowie deren Sicherheit zu gewährleisten. Dazu wurde in einer Vorgängerarbeit die Hardware für einen Teststand entwickelt, um eine solche Inbetriebnahme automatisiert durchzuführen. Durch diese Hardware besteht die Möglichkeit, dem leistungselektronischen Prüfling definierte Signale vorzugeben und die gewünschte Reaktion zu prüfen. Für den Betrieb des Testsystems soll daher Software entwickelt werden, die im Rahmen eines zu entwickelnden Prüfprogrammes sequentiell Signale an die Hardwareschnittstelle und angeschlossene Netzteile vorgibt und umgekehrt die Sensorik ausliest, um den korrekten Betrieb des Prüflings automatisiert zu verifizieren.

    Aufgabenstellung

    Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Implementierung eines Testprogrammes, welches möglichst automatisiert alle Messungen eines definierten Prüfprotokolls abarbeitet und gleichzeitig eine Schnittstelle zum Bediener bereitstellt.
    Damit soll es möglich sein, eine Prüfsequenz zu definieren, diese schrittweise zu durchlaufen und dem Benutzer die Ergebnisse der einzelnen Messungen darzustellen. Die Implementierung soll dabei mithilfe der Software Labview und Matlab/Simulink erfolgen. Die entwickelte Ablaufsteuerung und Visualisierung soll hierbei flexibel konfigurierbar gestaltet werden, damit verschiedene Prüfabläufe möglich sind und auch zukünftige Hardware einfach mit dem System getestet werden kann. Insbesondere soll das System sowohl einen HIL-Hardwaretest von Leistungsteilen und Steuerplatinen ermöglichen, aber auch einen HIL-Softwaretest auf der Steuerplatine unterstützen.
    Für einen möglichst hohen Automatisierungsgrad sollen auch die an das Testsystem angeschlossenen Netzteile aus der Ablaufsteuerung heraus steuerbar sein, wozu ggf. eine zusätzliche Schnittstelle implementiert werden muss. Zuletzt soll das Gesamtsystem mit Prüfszenarien für die am Institut entwickelten Einplatinenstromrichter, Dual Active Bridges und zugehörigen Steuerplatinen in Betrieb genommen werden und auf einfache Bedienbarkeit optimiert werden