Marché du matériel électronique de puissance en boucle fermée

Aperçu du marché

La taille du marché mondial du matériel électronique de puissance dans la boucle devrait croître à un TCAC d’environ 9,2 % au cours de la période de prévision.

Un système de modélisation appelé hardware-in-the-loop est utilisé dans la conception et le test de systèmes embarqués sophistiqués en temps réel. De plus, ces systèmes offrent une simulation d'un mécanisme ou d'un composant physique du système. Des actionneurs et des capteurs relient la machine ou le composant physique du système au système de contrôle, la simulation agissant comme une réplique exacte des connexions matérielles dans le monde réel.

La technique Hardware-in-the-Loop (HIL) est utilisée pour analyser des systèmes embarqués complexes en temps réel. Le système HIL fournit une plate-forme efficace qui permet de réduire la complexité de l'usine et de contrôler la plate-forme de test. La technologie HIL offre un résultat de haute qualité et réduit les coûts et le temps nécessaires. Par conséquent, elle est largement préférée dans de nombreuses applications telles que l'électronique de puissance, l'aérospatiale, l'automobile et autres.

L’utilisation de Power Electronics Hardware-in-the-Loop présente quelques avantages, notamment la possibilité de tester et de valider des systèmes électroniques de puissance complexes dans un environnement contrôlé, de réduire le temps et les coûts de développement et d’augmenter la précision des résultats de simulation en incorporant des composants matériels réels.

La demande croissante pousse le marché vers des systèmes électroniques de puissance hautement fiables et nécessite des cycles de développement et des délais de mise sur le marché plus courts. De nombreux secteurs dépendent fortement des systèmes électroniques de puissance, notamment l'automobile, l'aérospatiale, les énergies renouvelables et l'automatisation industrielle.

En raison de la demande croissante de systèmes électroniques de puissance efficaces et fiables, ainsi que de l'exigence de cycles de développement plus rapides et de délais de mise sur le marché réduits, le marché du matériel électronique de puissance dans la boucle devrait connaître une croissance substantielle dans les années à venir.

Dans le domaine de l'électronique de puissance, le marché du Power Electronics Hardware-in-the-Loop (PE-HIL) attire l'attention en raison de sa croissance rapide. Les systèmes de contrôle et les logiciels embarqués sont testés et validés à l'aide de la méthode Hardware-in-the-Loop (HIL) dans un environnement simulé. HIL est utilisé pour tester et vérifier les systèmes électroniques de puissance, notamment les convertisseurs, les onduleurs et les entraînements de moteurs, dans le contexte de l'électronique de puissance.

Dynamique du marché

Facteurs moteurs du marché

• Le marché des systèmes en boucle fermée devrait être le plus important

Le système de test Hardware in the Loop peut reproduire cette capacité en utilisant un modèle physique ou mathématique pour simuler la machine, le système ou l'usine. Cela garantira que le contrôleur fonctionne de la manière prévue pour produire la sortie et résoudre les éventuelles erreurs de sortie. La demande future de systèmes Hardware in the Loop en boucle fermée devrait augmenter en raison de l'adoption croissante de la conduite autonome et des ADAS dans l'ensemble de l'industrie automobile.

test du matériel dans le cycle une illustration du matériel en boucle fermée est le dispositif ADAS. Il imite un environnement en produisant le signal d'entrée du système ADAS. Les variables d'entrée sont spécifiées dans ce cas, notamment la vitesse souhaitée et la distance avant du véhicule. La sortie de commande du véhicule est utilisée pour simuler le fonctionnement du véhicule.

• Croissance de l'industrie de l'électronique de puissance

La croissance la plus élevée du secteur de l'électronique de puissance est attendue entre 2022 et 2027 en raison de l'utilisation croissante de la technique du matériel dans la boucle. Pour le développement et le test des réseaux électroniques, des générateurs d'éoliennes, des onduleurs photovoltaïques , des systèmes de contrôle des centrales nucléaires et d'autres appareils, les entreprises de ce secteur utilisent la méthode du matériel dans la boucle.

• La demande croissante de systèmes électroniques de puissance dans de nombreux domaines d'utilisation

La complexité des systèmes électroniques de puissance, qui nécessite des techniques de test sophistiquées pour garantir leur fonctionnalité et leurs performances, est un facteur majeur de croissance du marché du Power Electronics Hardware-in-the-Loop. Avant leur mise en œuvre dans des applications réelles, les concepteurs et les ingénieurs peuvent évaluer le comportement de ces systèmes complexes à l'aide de tests Power Electronics Hardware-in-the-Loop dans un environnement sécurisé et contrôlé. La demande croissante de systèmes électroniques de puissance dans de nombreuses utilisations, notamment les énergies renouvelables, les véhicules électriques et l'automatisation industrielle, est l'un des principaux moteurs du marché du PE-HIL. L'adoption des tests PE-HIL est également motivée par la demande croissante de systèmes électroniques de puissance efficaces et fiables dans des applications cruciales.

Restrictions du marché

• Manque d'outils pour réaliser des tests d'expérience humaine

Le manque d’outils pour effectuer des tests d’expérience humaine est une lacune importante du test Hardware-in-the-Loop. Par exemple, l’un des critères de performance dans une situation d’arrêt et de démarrage d’un régulateur de vitesse adaptatif est la capacité du contrôleur à décélérer et à accélérer tout en restant dans les limites de saturation et les niveaux de confort du conducteur. Dans de tels cas, le banc d’essai Hardware-in-the-Loop nécessiterait une intervention humaine plus importante. De plus, les tests PE-HIL peuvent être compliqués et prendre du temps, avec de nombreux paramètres et variables à prendre en compte. Des temps de test plus longs et des dépenses plus élevées peuvent résulter de cette complexité.

Opportunités de marché

• Les sources d'énergie verte sont en plein essor

La demande en énergie verte augmente. Les sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie éolienne et solaire sont de plus en plus populaires. L'électronique électrique est essentielle pour transformer les sources d'énergie renouvelables en électricité utilisable. Les composants électroniques de puissance utilisés dans les systèmes d'énergie renouvelable peuvent être testés et validés à l'aide d'appareils PE-HIL.

• Croissance du marché des véhicules électriques

Intérêt croissant pour les voitures électriques Le marché des véhicules électriques connaît une croissance rapide et l'électronique de puissance est un composant important de ces véhicules. Les composants électroniques de puissance utilisés dans les voitures électriques, tels que les batteries, les systèmes de charge et les entraînements de moteur, peuvent être testés et validés à l'aide de systèmes PE-HIL. Besoin d'une électricité de meilleure qualité Une amélioration de la qualité de l'électricité est nécessaire car les appareils électroniques sont de plus en plus utilisés dans les ménages et sur les lieux de travail.

Périmètre du marché

Analyse segmentaire

Segmenter par type

• Boucle fermée HIL

Les tests en boucle fermée font référence aux tests dans lesquels les sorties du système testé (SUT) sont utilisées comme entrées d'une usine et les sorties de l'usine sont utilisées comme entrées du SUT, créant ainsi une boucle de contrôle fermée.

• Boucle ouverte HIL

Le résultat d'un système de contrôle en boucle ouverte n'a aucun effet sur l'action de contrôle du système. En d'autres termes, un système de contrôle en boucle ouverte est un système dont le fonctionnement dépend du temps.

Segmenter par application

• Super-réseaux et micro-réseaux

Les super-réseaux sont des lignes de transport d'électricité de grande capacité qui utilisent soit du courant continu à haute tension (CCHT) soit du courant continu à ultra-haute tension (CCUTH). Un micro-réseau est un ensemble de charges interconnectées et de ressources énergétiques distribuées qui fonctionnent comme une entité singulière contrôlable par rapport au système électrique. Il peut se connecter au réseau et s'en déconnecter, ce qui lui permet de fonctionner en mode connecté au réseau ou en mode îlot.

• Onduleur solaire

Un onduleur solaire, également connu sous le nom d'onduleur photovoltaïque, est une forme de convertisseur de puissance qui convertit la sortie de courant continu variable d'un panneau solaire photovoltaïque en un courant alternatif à fréquence secteur qui peut être injecté dans un réseau électrique commercial ou utilisé par un service public local.

• Onduleur éolien

Les onduleurs convertissent l'électricité en courant continu (CC) produite par les éoliennes ou les modules photovoltaïques et stockée dans les batteries en courant alternatif (CA) 230 V 50 Hz nécessaire au fonctionnement des appareils conventionnels et à la connexion au réseau.

Analyse régionale

L’analyse du marché mondial du matériel électronique de puissance dans la boucle est segmentée par région en Amérique du Nord, Europe, Asie-Pacifique, Amérique latine, Moyen-Orient et Afrique.

Amérique du Nord

On s'attendait à ce que la taille du matériel d'électronique de puissance en Amérique du Nord augmente à un taux de croissance annuel composé (TCAC). Le besoin de tests d'électronique de puissance fiables et efficaces ainsi que la demande croissante de systèmes économes en énergie contribuent tous deux à cette évolution.

• Augmenter le soutien financier à la création d'appareils embarqués en temps réel

Les investissements croissants dans le développement de systèmes embarqués en temps réel aux États-Unis et au Canada sont à l'origine de l'essor du marché du matériel en boucle en Amérique du Nord. En raison de l'urbanisation rapide de la région et des progrès technologiques dans les infrastructures, on s'attend à ce que le marché connaisse une croissance en raison d'une augmentation de la demande d'équipements lourds et de machines de grande taille. Le marché de la région devrait également bénéficier d'une augmentation des dépenses publiques en recherche et en éducation.

• Utilisation croissante des sources d'énergie renouvelables

Les dispositifs électroniques de puissance intégrés dans la boucle constituent un marché important en Amérique du Nord, alimenté par les secteurs aérospatial et automobile importants de la région ainsi que par l'utilisation croissante de sources d'énergie renouvelables. Avec de nombreuses entreprises engagées dans la conception et la production de dispositifs électroniques de puissance intégrés dans la boucle, les États-Unis et le Canada sont les deux plus grands marchés de la région.

Asie-Pacifique

• Augmentation des investissements dans les énergies propres

La croissance du matériel d'électronique de puissance dans la boucle fermée (PE-HIL) est due à l'augmentation des investissements dans les énergies propres, les véhicules électriques et les infrastructures de réseau intelligent. La région Asie-Pacifique est devenue un marché important pour le PE-HIL. De nombreux pays de la région, dont la Chine, le Japon, la Corée du Sud et l'Inde, ont des projets ambitieux pour passer à une économie à faibles émissions de carbone, ce qui devrait ouvrir de nombreuses possibilités pour la technologie PE-HIL.

La région Asie-Pacifique devrait détenir la plus grande part de marché et connaître le développement le plus rapide. L'industrie est principalement tirée par la Chine, le Japon et l'Inde. Le marché s'est développé en partie en raison de l'expansion rapide des industries dans les domaines de l'automobile, de l'aérospatiale et de l'électronique de puissance. Subaru (Japon) et TATA Motors sont deux constructeurs automobiles d'Asie-Pacifique qui utilisent la méthode du matériel en boucle. (Inde).

Acteurs clés

1. DSpace GmbH
2. Instruments nationaux
3. Technologies Opal-RT
4. Typhon HIL
5. Speedgoat GmbH
6. Technique de modélisation

Développements récents

En mars 2023, des chercheurs développent un toit avec des cellules solaires organiques pour une serre. Les scientifiques ont construit la miniature pour remplacer les panneaux de verre de la serre par des panneaux solaires. Les cellules solaires développées par l'équipe de l'UCLA s'appuient sur des matériaux à base de carbone, par opposition aux substances inorganiques utilisées dans les appareils conventionnels.