Mercado de hardware en circuito de electrónica de potencia

Descripción general del mercado

Se espera que el tamaño del mercado global de hardware-in-the-loop de electrónica de potencia crezca a una CAGR de aproximadamente el 9,2 % durante el período de pronóstico.

En el diseño y la prueba de sistemas integrados sofisticados en tiempo real se emplea un sistema de modelado denominado hardware-in-the-loop. Además, estos sistemas ofrecen simulación de un mecanismo o componente físico del sistema. Los actuadores y sensores vinculan la máquina o el componente físico del sistema con el sistema de control, y la simulación actúa como una réplica exacta de las conexiones de hardware en el mundo real.

La técnica de hardware en el circuito (HIL) se utiliza para analizar sistemas integrados complejos en tiempo real. El sistema HIL proporciona una plataforma eficaz que reduce la complejidad de la planta y controla la plataforma de prueba. La tecnología HIL ofrece resultados de alta calidad y reduce los costos involucrados y el tiempo necesario. Por lo tanto, es ampliamente preferida en muchas aplicaciones, como la electrónica de potencia, la industria aeroespacial, la automotriz y otras.

Algunas de las ventajas de utilizar hardware en circuito de electrónica de potencia son la capacidad de probar y validar sistemas de electrónica de potencia complicados en un entorno controlado, reducir el tiempo y los costos de desarrollo y aumentar la precisión de los resultados de la simulación al incorporar componentes de hardware reales.

La creciente demanda está impulsando el mercado de la electrónica de potencia con una alta fiabilidad para estos sistemas y la necesidad de ciclos de desarrollo y tiempos de comercialización más cortos. Numerosos sectores dependen en gran medida de los sistemas electrónicos de potencia, incluidos los sectores de la automoción, la aeronáutica, las energías renovables y la automatización industrial.

Debido a la creciente demanda de sistemas electrónicos de potencia efectivos y confiables, así como al requisito de ciclos de desarrollo más rápidos y un menor tiempo de comercialización, se prevé que el mercado de hardware en el circuito de electrónica de potencia experimente un crecimiento sustancial en los próximos años.

En el área de la electrónica de potencia, el mercado de hardware en el circuito (PE-HIL) de electrónica de potencia está atrayendo la atención debido a su rápido crecimiento. Los sistemas de control y el software integrado se prueban y validan utilizando el método de hardware en el circuito (HIL) en un entorno simulado. El HIL se utiliza para probar y verificar sistemas electrónicos de potencia, incluidos convertidores, inversores y controladores de motores, en el contexto de la electrónica de potencia.

Dinámica del mercado

Factores impulsores del mercado

• Se prevé que el mercado de sistemas de circuito cerrado sea el más grande

El sistema de prueba de hardware en bucle puede replicar esta capacidad utilizando un modelo físico o matemático para simular la máquina, el sistema o la planta. Esto garantizará que el controlador esté funcionando de la manera prevista para producir la salida y resolver cualquier error de salida. Se prevé que la demanda futura de sistemas de hardware en bucle de bucle cerrado aumentará debido a la creciente adopción de la conducción autónoma y los ADAS en toda la industria automotriz.

Pruebas de hardware en el ciclo Un ejemplo de hardware en el ciclo de circuito cerrado es el dispositivo ADAS. Imita un entorno al producir la señal de entrada del sistema ADAS. En este caso, se especifican las variables de entrada, incluida la velocidad deseada y la distancia del vehículo delantero. La salida de control del vehículo se utiliza para simular el funcionamiento del vehículo.

• Crecimiento de la industria de la electrónica de potencia

El mayor crecimiento de la industria de la electrónica de potencia se prevé entre 2022 y 2027 como consecuencia del creciente uso de la técnica hardware in the loop. Para el desarrollo y prueba de redes electrónicas, generadores de turbinas eólicas, inversores fotovoltaicos , sistemas de control de centrales nucleares y otros dispositivos, las empresas de este sector utilizan el método hardware in the loop.

• La creciente demanda de sistemas electrónicos de potencia en numerosos usos

La complejidad de los sistemas electrónicos de potencia, que requiere técnicas de prueba sofisticadas para garantizar su funcionalidad y rendimiento, es un factor importante que impulsa el crecimiento del mercado de hardware en el circuito de electrónica de potencia. Antes de implementarlos en aplicaciones del mundo real, los diseñadores e ingenieros pueden evaluar el comportamiento de estos sistemas complejos mediante pruebas de hardware en el circuito de electrónica de potencia en un entorno seguro y controlado. La creciente demanda de sistemas electrónicos de potencia en numerosos usos, incluidas las energías renovables, los vehículos eléctricos y la automatización industrial, es uno de los principales impulsores del mercado de PE-HIL. La adopción de las pruebas PE-HIL también está siendo impulsada por la creciente demanda de sistemas electrónicos de potencia eficientes y confiables en aplicaciones cruciales.

Restricciones del mercado

• Falta de herramientas para realizar pruebas de experiencia humana

La falta de herramientas para realizar pruebas de experiencia humana es una falla importante en el hardware-in-the-loop. Por ejemplo, uno de los criterios de desempeño en una situación de parada y arranque del control de crucero adaptativo es qué tan bien el controlador puede desacelerar y acelerar sin salirse de los límites de saturación y los niveles de comodidad del conductor. En tales casos, el banco de pruebas de hardware-in-the-loop requeriría más intervención humana. Además, las pruebas de PE-HIL pueden ser complicadas y requerir mucho tiempo, con numerosos parámetros y variables a considerar. Los tiempos de prueba más largos y los gastos más altos pueden ser el resultado de esta complejidad.

Oportunidades de mercado

• Las fuentes de energía verde están en aumento

La demanda de fuentes de energía verde está aumentando. Las fuentes de energía renovables, como la eólica y la solar, son cada vez más populares. La electrónica eléctrica es esencial para transformar las fuentes de energía renovables en electricidad utilizable. Los componentes electrónicos de potencia utilizados en los sistemas de energía renovable se pueden probar y validar con la ayuda de dispositivos PE-HIL.

• Mercado en crecimiento para vehículos eléctricos

El creciente interés por los coches eléctricos El mercado de los vehículos eléctricos está creciendo rápidamente y la electrónica de potencia es un componente importante en estos vehículos. Los componentes electrónicos de potencia utilizados en los coches eléctricos, como las baterías, los sistemas de carga y los accionamientos de los motores, se pueden probar y validar con la ayuda de los sistemas PE-HIL. Necesidad de electricidad de mayor calidad Es necesario mejorar la calidad de la energía porque los dispositivos electrónicos se utilizan con mayor frecuencia en los hogares y los lugares de trabajo.

Ámbito del mercado

Análisis segmentario

Segmentar por tipo

• Circuito cerrado HIL

Las pruebas de circuito cerrado se refieren a pruebas en las que las salidas del sistema bajo prueba (SUT) se utilizan como entradas para una planta y las salidas de la planta se utilizan como entradas para el SUT, creando un circuito de control cerrado.

• Circuito abierto HIL

El resultado de un sistema de control de lazo abierto no tiene efecto sobre la acción de control del sistema. En otros términos, un sistema de control de lazo abierto es aquel cuyo funcionamiento depende del tiempo.

Segmentar por aplicación

• Superred y microred

Las superredes son líneas de transmisión de energía de gran capacidad que utilizan líneas de corriente continua de alto voltaje (HVDC) o de corriente continua de voltaje ultraalto (UHVDC). Una microrred es un conjunto de cargas interconectadas y recursos energéticos distribuidos que funcionan como una entidad controlable singular en relación con el sistema eléctrico. Puede conectarse y desconectarse de la red, lo que le permite funcionar en modo conectado a la red o en modo isla.

• Inversor solar

Un inversor solar, también conocido como inversor fotovoltaico, es una forma de convertidor de energía que convierte la salida de corriente continua variable de un panel solar fotovoltaico en una corriente alterna de frecuencia de servicio público que puede suministrarse a una red eléctrica comercial o utilizarse por una empresa de servicios públicos local.

• Inversor de viento

Los inversores convierten la electricidad de corriente continua (CC) producida por turbinas eólicas o módulos fotovoltaicos y almacenada en baterías en energía de corriente alterna (CA) de 230 V 50 Hz necesaria para operar electrodomésticos convencionales y conectarse a la red.

Análisis regional

El análisis del mercado global de hardware-in-the-loop de electrónica de potencia está segmentado por región como América del Norte, Europa, Asia Pacífico, América Latina y Medio Oriente y África.

América del norte

Se esperaba que el tamaño del hardware en el circuito de electrónica de potencia en América del Norte se expandiera a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR). La necesidad de pruebas de electrónica de potencia confiables y efectivas, así como la creciente demanda de sistemas energéticamente eficientes, contribuyen a este desarrollo.

• Aumenta el apoyo financiero para la creación de dispositivos integrados en tiempo real

Las crecientes inversiones en el desarrollo de sistemas embebidos en tiempo real en Estados Unidos y Canadá son las que impulsan el negocio del hardware en circuito cerrado en América del Norte. Debido a la rápida urbanización de la región y a los avances tecnológicos en materia de infraestructura, se espera que el mercado crezca como resultado de un aumento de la demanda de equipos pesados y maquinaria de gran tamaño. También se prevé que el mercado de la región se beneficie de un aumento del gasto público en investigación y educación.

• Uso creciente de fuentes de energía renovables

Los dispositivos de hardware en el circuito de electrónica de potencia tienen un mercado significativo en América del Norte, impulsado por los importantes sectores aeroespacial y automotriz de la región, así como por el creciente uso de fuentes de energía renovables. Con muchas empresas dedicadas al diseño y producción de dispositivos de hardware en el circuito de electrónica de potencia, Estados Unidos y Canadá son los dos mercados más grandes de la zona.

Asia Pacífico

• Aumentan las inversiones en energía limpia

El crecimiento del hardware en el circuito de electrónica de potencia impulsado por las crecientes inversiones en energía limpia, vehículos eléctricos e infraestructura de redes inteligentes ha hecho que la región de Asia Pacífico se haya convertido en un mercado importante para la PE-HIL. Muchas naciones de la zona, entre ellas China, Japón, Corea del Sur e India, tienen planes audaces para cambiar a una economía baja en carbono, lo que se prevé que abra muchas posibilidades para la tecnología PE-HIL.

Se prevé que Asia Pacífico tenga la mayor participación de mercado y experimente el desarrollo más rápido. La industria está impulsada principalmente por China, Japón e India. El mercado se ha expandido debido en parte a la rápida expansión de las industrias en los campos de la automoción, la aeroespacial y la electrónica de potencia. Subaru (Japón) y TATA Motors son dos empresas automotrices en Asia Pacífico que emplean el método de hardware en el circuito. (India).

Actores clave

1. DSpace GmbH
2. Instrumentos nacionales
3. Tecnologías Opal-RT
4. Tifón HIL
5. Speedgoat GmbH
6. Tecnología de modelado

Acontecimientos recientes

En marzo de 2023, los investigadores desarrollaron un techo con células solares orgánicas para invernaderos. Los científicos construyeron la miniatura para reemplazar los paneles de vidrio del invernadero con paneles solares. Las células solares desarrolladas por el equipo de UCLA se basan en materiales a base de carbono, a diferencia de las sustancias inorgánicas que se utilizan en los dispositivos convencionales.