Mercado de hardware em circuito de eletrônica de potência

Visão geral do mercado

Espera-se que o tamanho do mercado global de hardware-in-the-loop de eletrônica de potência cresça a um CAGR de aproximadamente 9,2% durante o período previsto.

Um sistema de modelagem chamado hardware-in-the-loop é empregado no design e teste de sofisticados sistemas embarcados em tempo real. Além disso, esses sistemas oferecem simulação de um mecanismo ou componente físico do sistema. Atuadores e sensores conectam a máquina ou componente físico do sistema ao sistema de controle, com a simulação atuando como uma réplica exata das conexões de hardware no mundo real.

A técnica Hardware-in-the-loop (HIL) é usada para analisar sistemas embarcados complexos em tempo real. O sistema HIL fornece uma plataforma eficaz que reduz a complexidade da planta e controla a plataforma de teste. A tecnologia HIL oferece saída de alta qualidade e reduz o custo envolvido e o tempo necessário. Portanto, é amplamente preferida em muitas aplicações, como eletrônica de potência, aeroespacial, automotiva e outras.

Algumas vantagens de usar o Hardware-in-the-Loop de Eletrônica de Potência são a capacidade de testar e validar sistemas complexos de eletrônica de potência em um ambiente controlado, diminuir o tempo e os custos de desenvolvimento e aumentar a precisão dos resultados da simulação ao incorporar componentes de hardware reais.

A crescente demanda está impulsionando o mercado de eletrônica de potência com alta confiabilidade para esses sistemas e a necessidade de ciclos de desenvolvimento e tempo de comercialização mais curtos. Vários setores dependem fortemente de sistemas eletrônicos de potência, incluindo automotivo, aeroespacial, energia renovável e automação industrial.

Devido à crescente demanda por sistemas eletrônicos de potência eficazes e confiáveis, bem como à exigência de ciclos de desenvolvimento mais rápidos e menor tempo de colocação no mercado, prevê-se que o mercado de hardware-in-the-loop de eletrônica de potência experimente um crescimento substancial nos próximos anos.

Na área de eletrônica de potência, o mercado de Hardware-in-the-Loop de Eletrônica de Potência (PE-HIL) está atraindo atenção devido ao seu rápido crescimento. Sistemas de controle e software embarcado são testados e validados usando o método Hardware-in-the-Loop (HIL) em um ambiente simulado. O HIL é usado para testar e verificar sistemas eletrônicos de potência, incluindo conversores, inversores e acionamentos de motor, no contexto da eletrônica de potência.

Dinâmica de Mercado

Motoristas de mercado

• O mercado de sistemas de circuito fechado deverá ser o maior

O sistema de teste de hardware no loop pode replicar essa capacidade utilizando um modelo físico ou matemático para simular a máquina, o sistema ou a planta. Isso garantirá que o controlador esteja trabalhando da maneira pretendida para produzir a saída e resolver quaisquer erros de saída. A demanda futura por sistemas de hardware em loop de loop fechado deve aumentar devido à crescente adoção de direção autônoma e ADAS em toda a indústria automobilística.

teste de hardware no ciclo uma ilustração de hardware de loop fechado no loop é o dispositivo ADAS. Ele imita um ambiente produzindo o sinal de entrada do sistema ADAS. Variáveis de entrada são especificadas neste caso, incluindo velocidade desejada e distância do veículo dianteiro. A saída de controle do veículo é usada para simular o funcionamento do veículo.

• Crescimento na indústria de eletrônica de potência

O maior crescimento na indústria de eletrônica de potência é previsto de 2022 a 2027 como consequência do uso crescente da técnica de hardware no loop. Para o desenvolvimento e teste de redes eletrônicas, geradores de turbinas eólicas, inversores fotovoltaicos , sistemas de controle de usinas nucleares e outros dispositivos, as empresas neste setor usam o método de hardware no loop.

• A crescente demanda por sistemas eletrônicos de potência em vários usos

A complexidade dos sistemas eletrônicos de potência, que necessita de técnicas de teste sofisticadas para garantir sua funcionalidade e desempenho, é um fator importante que impulsiona o crescimento do mercado de Hardware-in-the-Loop de Eletrônica de Potência. Antes de serem implementados em aplicações do mundo real, designers e engenheiros podem avaliar o comportamento desses sistemas complexos usando testes de Hardware-in-the-Loop de Eletrônica de Potência em um ambiente seguro e controlado. A crescente demanda por sistemas eletrônicos de potência em vários usos, incluindo energia renovável, veículos elétricos e automação industrial, é um dos principais impulsionadores do mercado de PE-HIL. A adoção de testes de PE-HIL também está sendo impulsionada pela crescente demanda por sistemas eletrônicos de potência eficientes e confiáveis em aplicações cruciais.

Restrições de mercado

• Falta de ferramentas para conduzir testes de experiência humana

A falta de ferramentas para conduzir testes de experiência humana é uma falha significativa no Hardware-in-the-Loop. Por exemplo, um dos critérios de desempenho em uma situação de controle de cruzeiro adaptativo stop-and-go é o quão bem o controlador pode desacelerar e acelerar enquanto permanece dentro dos limites de saturação e níveis de conforto do motorista. Nesses casos, o suporte de teste Hardware-in-the-Loop exigiria mais entrada humana. Além disso, os testes PE-HIL podem ser complicados e demorados, com vários parâmetros e variáveis a serem considerados. Tempos de teste mais longos e despesas mais altas podem ser o resultado dessa complexidade.

Oportunidades de Mercado

• Fontes de energia verde estão aumentando

A demanda por fontes de energia verde está aumentando. Fontes de energia renováveis como a eletricidade eólica e solar estão se tornando cada vez mais populares. A eletrônica elétrica é essencial para transformar fontes de energia renováveis em eletricidade utilizável. Componentes eletrônicos de potência usados em sistemas de energia renovável podem ser testados e validados com o auxílio de dispositivos PE-HIL.

• Mercado crescente para veículos elétricos

Interesse crescente em carros elétricos o mercado de veículos elétricos está crescendo rapidamente, e a eletrônica de potência é um componente importante nesses veículos. Componentes eletrônicos de potência usados em carros elétricos, como baterias, sistemas de carregamento e acionamentos de motor, podem ser testados e validados com o auxílio de sistemas PE-HIL. Necessidade de eletricidade de maior qualidade Uma melhoria na qualidade da energia é necessária porque os dispositivos eletrônicos estão sendo usados com mais frequência em residências e locais de trabalho.

Âmbito do mercado

Análise Segmental

Segmento por tipo

• HIL de circuito fechado

Testes de malha fechada referem-se a testes nos quais as saídas do sistema sob teste (SUT) são usadas como entradas para uma planta e as saídas da planta são usadas como entradas para o SUT, criando um circuito de controle fechado.

• HIL de circuito aberto

O resultado de um sistema de controle de malha aberta não tem efeito na ação de controle do sistema. Em outros termos, um sistema de controle de malha aberta é aquele cuja operação é dependente do tempo.

Segmento por aplicação

• Supergrid e Microgrid

Supergrids são linhas de transmissão de energia de grande capacidade que usam linhas de energia de corrente contínua de alta tensão (HVDC) ou de corrente contínua de ultra-alta tensão (UHVDC). Uma microrrede é uma coleção de cargas interconectadas e recursos de energia distribuídos que operam como uma entidade controlável singular em relação ao sistema de energia. Ela pode se conectar e desconectar da rede, permitindo que funcione tanto no modo conectado à rede quanto no modo ilha.

• Inversor Solar

Um inversor solar, também conhecido como inversor fotovoltaico, é uma forma de conversor de energia que converte a saída de corrente contínua variável de um painel solar fotovoltaico em uma corrente alternada de frequência de serviço público que pode ser alimentada em uma rede elétrica comercial ou usada por uma empresa de serviços públicos local.

• Inversor eólico

Os inversores convertem a eletricidade de corrente contínua (CC) produzida por turbinas eólicas ou módulos fotovoltaicos e armazenada em baterias em energia de corrente alternada (CA) de 230 V 50 Hz necessária para operar aparelhos convencionais e se conectar à rede.

Análise regional

A análise do mercado global de hardware em circuito de eletrônica de potência é segmentada por região: América do Norte, Europa, Ásia-Pacífico, América Latina, Oriente Médio e África.

América do Norte

O tamanho do hardware-in-the-loop de eletrônica de potência norte-americana foi antecipado para expandir a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR). A necessidade de testes de eletrônica de potência confiáveis e eficazes, bem como a crescente demanda por sistemas de eficiência energética, contribuem para esse desenvolvimento.

• Aumento do apoio financeiro para a criação de dispositivos embarcados em tempo real

Os crescentes investimentos no desenvolvimento de sistemas embarcados em tempo real nos Estados Unidos e Canadá são o que está impulsionando o negócio de hardware in the loop na América do Norte. Devido à rápida urbanização da região e aos desenvolvimentos tecnológicos na infraestrutura, espera-se que o mercado cresça como resultado de um aumento na demanda por equipamentos pesados e maquinário de grande porte. O mercado da região também deve se beneficiar de um aumento nos gastos do governo em pesquisa e educação.

• Aumento do uso de fontes de energia renováveis

Dispositivos de hardware-in-the-loop de eletrônica de potência têm um mercado significativo na América do Norte, que é alimentado pelos setores aeroespacial e automotivo significativos da região, bem como pelo uso crescente de fontes de energia renováveis. Com muitas empresas envolvidas no design e produção de dispositivos de hardware-in-the-loop de eletrônica de potência, os Estados Unidos e o Canadá são os dois maiores mercados na área.

Ásia Pacífico

• Aumento dos investimentos em energia limpa

O crescimento do hardware de eletrônica de potência no circuito impulsionado pelos crescentes investimentos em energia limpa, veículos elétricos e infraestrutura de rede inteligente, a área da Ásia-Pacífico surgiu como um mercado significativo para PE-HIL. Muitas nações na área, incluindo China, Japão, Coreia do Sul e Índia, têm planos ousados para mudar para uma economia de baixo carbono, o que deve abrir muitas possibilidades para a tecnologia PE-HIL.

A Ásia-Pacífico deve deter a maior fatia de mercado e experimentar o desenvolvimento mais rápido. A indústria é impulsionada principalmente pela China, Japão e Índia. O mercado se expandiu devido, em parte, à rápida expansão das indústrias nos campos automotivo, aeroespacial e de eletrônica de potência. A Subaru (Japão) e a TATA Motors são duas empresas de automóveis na Ásia-Pacífico que empregam o método de hardware no loop. (Índia).

Principais jogadores

1. DSpace GmbH
2. Instrumentos Nacionais
3. Tecnologias Opal-RT
4. Tufão HIL
5. Speedgoat GmbH
6. Tecnologia de modelagem

Desenvolvimentos recentes

Em março de 2023 - Pesquisadores desenvolvem telhado com células solares orgânicas para estufa. Os cientistas construíram a miniatura para substituir os painéis de vidro na estufa por painéis solares. As células solares desenvolvidas pela equipe da UCLA dependem de materiais à base de carbono, em oposição às substâncias inorgânicas usadas em dispositivos convencionais.