Mercato dell'hardware-in-the-Loop dell'elettronica di potenza

Panoramica del mercato

Si prevede che il mercato globale dell'hardware-in-the-Loop per l'elettronica di potenza crescerà a un CAGR di circa il 9,2% nel periodo di previsione.

Un sistema di modellazione chiamato hardware-in-the-loop viene impiegato nella progettazione e nel collaudo di sofisticati sistemi embedded in tempo reale. Inoltre, questi sistemi offrono la simulazione di un meccanismo o di un componente fisico del sistema. Attuatori e sensori collegano la macchina o il componente fisico del sistema al sistema di controllo, con la simulazione che agisce come una replica esatta delle connessioni hardware nel mondo reale.

La tecnica Hardware-in-the-loop (HIL) è utilizzata per analizzare sistemi embedded complessi in tempo reale. Il sistema HIL fornisce una piattaforma efficace che riduce la complessità dell'impianto e controlla la piattaforma di test. La tecnologia HIL offre output di alta qualità e riduce i costi coinvolti e il tempo necessario. Quindi, è ampiamente preferita in molte applicazioni come l'elettronica di potenza, l'aerospaziale, l'automotive e altre.

Alcuni vantaggi dell'utilizzo di Power Electronics Hardware-in-the-Loop sono la possibilità di testare e convalidare sistemi elettronici di potenza complessi in un ambiente controllato, ridurre i tempi e i costi di sviluppo e aumentare l'accuratezza dei risultati della simulazione incorporando componenti hardware reali.

La domanda crescente sta spingendo il mercato dell'elettronica di potenza con elevata affidabilità per questi sistemi e la necessità di cicli di sviluppo e tempi di commercializzazione più brevi. Numerosi settori fanno molto affidamento sui sistemi elettronici di potenza, tra cui automotive, aerospaziale, energia rinnovabile e automazione industriale.

A causa della crescente domanda di sistemi elettronici di potenza efficaci e affidabili, nonché della necessità di cicli di sviluppo più rapidi e tempi di commercializzazione ridotti, si prevede che il mercato dell'hardware-in-the-Loop per l'elettronica di potenza registrerà una crescita sostanziale nei prossimi anni.

Nell'area dell'elettronica di potenza, il mercato Power Electronics Hardware-in-the-Loop (PE-HIL) sta attirando l'attenzione per la sua rapida crescita. I sistemi di controllo e il software embedded vengono testati e convalidati utilizzando il metodo Hardware-in-the-Loop (HIL) in un ambiente simulato. HIL viene utilizzato per testare e verificare i sistemi elettronici di potenza, inclusi convertitori, inverter e azionamenti motore, nel contesto dell'elettronica di potenza.

Dinamiche di mercato

Fattori trainanti del mercato

• Si prevede che il mercato dei sistemi a circuito chiuso sarà il più grande

Il sistema di test hardware in the loop può replicare questa capacità utilizzando un modello fisico o matematico per simulare la macchina, il sistema o l'impianto. Ciò garantirà che il controller funzioni nel modo previsto per produrre l'output e risolvere eventuali errori di output. Si prevede che la domanda futura di sistemi hardware in loop a circuito chiuso aumenterà a causa della crescente adozione di guida autonoma e ADAS in tutto il settore automobilistico.

test hardware nel ciclo un esempio di hardware a circuito chiuso nel ciclo è il dispositivo ADAS. Imita un ambiente producendo il segnale di input del sistema ADAS. In questo caso vengono specificate variabili di input, tra cui la velocità desiderata e la distanza del veicolo anteriore. L'output di controllo del veicolo viene utilizzato per simulare il funzionamento del veicolo.

• Crescita nel settore dell'elettronica di potenza

La crescita più elevata nel settore dell'elettronica di potenza è prevista dal 2022 al 2027 come conseguenza del crescente utilizzo della tecnica hardware in the loop. Per lo sviluppo e il collaudo di reti elettroniche, generatori di turbine eoliche, inverter fotovoltaici , sistemi di controllo di centrali nucleari e altri dispositivi, le aziende di questo settore utilizzano il metodo hardware in the loop.

• La crescente domanda di sistemi elettronici di potenza in numerosi utilizzi

La complessità dei sistemi elettronici di potenza, che richiede tecniche di test sofisticate per garantirne funzionalità e prestazioni, è un fattore importante che guida la crescita del mercato dell'hardware-in-the-Loop dell'elettronica di potenza. Prima che vengano implementati in applicazioni reali, progettisti e ingegneri possono valutare il comportamento di questi sistemi complessi utilizzando i test dell'hardware-in-the-Loop dell'elettronica di potenza in un ambiente sicuro e controllato. La crescente domanda di sistemi elettronici di potenza in numerosi utilizzi, tra cui energia rinnovabile, veicoli elettrici e automazione industriale, è uno dei principali motori del mercato per PE-HIL. L'adozione dei test PE-HIL è anche guidata dalla crescente domanda di sistemi elettronici di potenza efficienti e affidabili in applicazioni cruciali.

Limitazioni di mercato

• Mancanza di strumenti per condurre test sull'esperienza umana

La mancanza di strumenti per condurre test di esperienza umana è un difetto significativo di Hardware-in-the-Loop. Ad esempio, uno dei criteri di prestazione in una situazione di stop-and-go del cruise control adattivo è quanto bene il controller può decelerare e accelerare restando entro i limiti di saturazione e i livelli di comfort del conducente. In tali casi, il banco di prova Hardware-in-the-Loop richiederebbe un maggiore input umano. Inoltre, i test PE-HIL possono essere complicati e richiedere molto tempo, con numerosi parametri e variabili da considerare. Tempi di test più lunghi e spese più elevate possono essere il risultato di questa complessità.

Opportunità di mercato

• Le fonti di energia verde sono in aumento

La domanda di fonti di energia verde è in aumento. Le fonti di energia rinnovabili come l'elettricità eolica e solare stanno diventando sempre più popolari. L'elettronica elettrica è essenziale per trasformare le fonti di energia rinnovabile in elettricità utilizzabile. I componenti elettronici di potenza utilizzati nei sistemi di energia rinnovabile possono essere testati e convalidati con l'ausilio di dispositivi PE-HIL.

• Mercato in crescita per i veicoli elettrici

Crescente interesse per le auto elettriche il mercato dei veicoli elettrici sta crescendo rapidamente e l'elettronica di potenza è un componente importante in questi veicoli. I componenti elettronici di potenza utilizzati nelle auto elettriche, come batterie, sistemi di ricarica e azionamenti motore, possono essere testati e convalidati con l'ausilio di sistemi PE-HIL. Necessità di elettricità di qualità superiore È necessario un miglioramento della qualità dell'energia perché i dispositivi elettronici vengono utilizzati più frequentemente nelle case e nei luoghi di lavoro.

Ambito di mercato

Analisi segmentale

Segmento per tipo

• HIL a circuito chiuso

I test a circuito chiuso sono test in cui gli output del sistema in prova (SUT) vengono utilizzati come input per un impianto e gli output dell'impianto vengono utilizzati come input per il SUT, creando un circuito di controllo chiuso.

• HIL ad anello aperto

Il risultato di un sistema di controllo a circuito aperto non ha alcun effetto sull'azione di controllo del sistema. In altri termini, un sistema di controllo a circuito aperto è un sistema il cui funzionamento è dipendente dal tempo.

Segmento per applicazione

• Supergrid e microgrid

Le supergrid sono linee di trasmissione di potenza ad alta capacità che utilizzano linee di potenza a corrente continua ad alta tensione (HVDC) o a corrente continua ad altissima tensione (UHVDC). Una microgrid è una raccolta di carichi interconnessi e risorse energetiche distribuite che operano come un'entità controllabile singolare in relazione al sistema di alimentazione. Può connettersi e disconnettersi dalla rete, consentendole di funzionare in modalità connessa alla rete o in isola.

• Inverter solare

Un inverter solare, noto anche come inverter fotovoltaico, è un tipo di convertitore di potenza che converte la corrente continua variabile in uscita da un pannello solare fotovoltaico in una corrente alternata a frequenza di rete che può essere immessa in una rete elettrica commerciale o utilizzata da un'azienda di servizi pubblici locale.

• Inverter eolico

Gli inverter convertono l'elettricità a corrente continua (CC) prodotta dalle turbine eoliche o dai moduli fotovoltaici e immagazzinata nelle batterie in corrente alternata (CA) a 230 V 50 Hz necessaria per far funzionare gli elettrodomestici convenzionali e connettersi alla rete.

Analisi regionale

L'analisi del mercato globale Hardware-in-the-Loop dell'elettronica di potenza è suddivisa per regione: Nord America, Europa, Asia Pacifico, America Latina, Medio Oriente e Africa.

America del Nord

Si prevedeva che le dimensioni dell'hardware-in-the-loop dell'elettronica di potenza nordamericana si sarebbero espanse a un tasso di crescita annuale composto (CAGR). La necessità di test affidabili ed efficaci dell'elettronica di potenza, nonché la crescente domanda di sistemi a risparmio energetico, contribuiscono entrambe a questo sviluppo.

• Aumento del sostegno finanziario per la creazione di dispositivi embedded in tempo reale

I crescenti investimenti nello sviluppo di sistemi embedded in tempo reale negli Stati Uniti e in Canada sono ciò che sta guidando il business dell'hardware in the loop in Nord America. A causa della rapida urbanizzazione della regione e degli sviluppi tecnologici nell'infrastruttura, si prevede che il mercato crescerà a seguito di un aumento della domanda di attrezzature pesanti e macchinari di grandi dimensioni. Si prevede inoltre che il mercato della regione trarrà vantaggio da un aumento della spesa pubblica per la ricerca e l'istruzione.

• Crescente utilizzo di fonti energetiche rinnovabili

I dispositivi hardware-in-the-loop dell'elettronica di potenza hanno un mercato significativo nel Nord America, alimentato dai settori aerospaziale e automobilistico significativi della regione, nonché dal crescente utilizzo di fonti di energia rinnovabili. Con molte aziende impegnate nella progettazione e produzione di dispositivi hardware-in-the-loop dell'elettronica di potenza, gli Stati Uniti e il Canada sono i due mercati più grandi dell'area.

Asia Pacifico

• Crescenti investimenti nell'energia pulita

Grazie alla crescita dell'hardware-in-the-loop dell'elettronica di potenza dovuta ai crescenti investimenti in energia pulita, veicoli elettrici e infrastrutture di smart grid, l'area Asia-Pacifico è emersa come un mercato significativo per PE-HIL. Molte nazioni nell'area, tra cui Cina, Giappone, Corea del Sud e India, hanno piani audaci per passare a un'economia a basse emissioni di carbonio, che si prevede aprirà molte possibilità per la tecnologia PE-HIL.

Si prevede che l'Asia Pacifica detenga la quota di mercato più grande e sperimenti lo sviluppo più rapido. Il settore è guidato principalmente da Cina, Giappone e India. Il mercato si è espanso in parte grazie alla rapida espansione dei settori nei settori automobilistico, aerospaziale ed elettronico di potenza. Subaru (Giappone) e TATA Motors sono due case automobilistiche nell'Asia Pacifica che utilizzano il metodo hardware in the loop. (India).

Giocatori chiave

1. DSpace GmbH
2. Strumenti nazionali
3. Tecnologie Opal-RT
4. Tifone HIL
5. Azienda
6. Tecnologia di modellazione

Sviluppi recenti

A marzo 2023, i ricercatori sviluppano un tetto con celle solari organiche per una serra. Gli scienziati hanno costruito la miniatura per sostituire i pannelli di vetro nella serra con pannelli solari. Le celle solari sviluppate dal team UCLA si basano su materiali a base di carbonio, al contrario delle sostanze inorganiche utilizzate nei dispositivi convenzionali.