Рынок аппаратного обеспечения для силовой электроники

Обзор рынка

Ожидается, что объем мирового рынка аппаратного обеспечения для силовой электроники будет расти со среднегодовым темпом роста приблизительно около 9,2% в течение прогнозируемого периода.

Система моделирования, называемая hardware-in-the-loop, используется при проектировании и тестировании сложных встраиваемых систем реального времени. Кроме того, эти системы предлагают моделирование механизма или физического компонента системы. Исполнительные механизмы и датчики связывают машину или физический компонент системы с системой управления, при этом моделирование действует как точная копия аппаратных соединений в реальном мире.

Метод аппаратного обеспечения в контуре (HIL) используется для анализа сложных встроенных систем в реальном времени. Система HIL обеспечивает эффективную платформу, которая позволяет снизить сложность установки и управлять испытательной платформой. Технология HIL обеспечивает высококачественный вывод и снижает затраты и необходимое время. Следовательно, она широко используется во многих приложениях, таких как силовая электроника, аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение и другие.

Некоторые преимущества использования Power Electronics Hardware-in-the-Loop включают возможность тестирования и проверки сложных систем силовой электроники в контролируемых условиях, сокращение времени и затрат на разработку, а также повышение точности результатов моделирования за счет включения реальных аппаратных компонентов.

Растущий спрос толкает рынок силовой электроники с высокой надежностью для этих систем и потребностью в более коротких циклах разработки и времени выхода на рынок. Многочисленные секторы в значительной степени зависят от систем силовой электроники, включая автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность, возобновляемую энергетику и промышленную автоматизацию.

В связи с растущим спросом на эффективные и надежные силовые электронные системы, а также необходимостью сокращения циклов разработки и сокращения времени вывода продукции на рынок, прогнозируется, что рынок аппаратных средств силовой электроники в контуре в ближайшие годы будет испытывать существенный рост.

В области силовой электроники рынок Power Electronics Hardware-in-the-Loop (PE-HIL) привлекает внимание из-за своего быстрого роста. Системы управления и встроенное программное обеспечение тестируются и проверяются с использованием метода Hardware-in-the-Loop (HIL) в моделируемой среде. HIL используется для тестирования и проверки систем силовой электроники, включая преобразователи, инверторы и приводы двигателей, в контексте силовой электроники.

Динамика рынка

Драйверы рынка

• Ожидается, что рынок систем замкнутого цикла станет крупнейшим

Аппаратное обеспечение в системе тестирования контура может воспроизводить эту возможность, используя физическую или математическую модель для моделирования машины, системы или завода. Это гарантирует, что контроллер работает в предполагаемом режиме для получения выходных данных и устранения любых ошибок выходных данных. Ожидается, что будущий спрос на аппаратное обеспечение замкнутого контура в системах контура увеличится из-за растущего внедрения автономного вождения и ADAS во всей автомобильной промышленности.

тестирование оборудования в цикле иллюстрацией замкнутого контура оборудования в цикле является устройство ADAS. Оно имитирует окружающую среду, производя входной сигнал системы ADAS. В этом случае указываются входные переменные, включая желаемую скорость и расстояние до впереди идущего транспортного средства. Выходной сигнал управления транспортного средства используется для имитации функционирования транспортного средства.

• Рост в отрасли силовой электроники

Самый высокий рост в отрасли силовой электроники ожидается с 2022 по 2027 год в результате растущего использования техники «hardware in the loop». Для разработки и тестирования электронных сетей, ветровых турбинных генераторов, фотоэлектрических инверторов, систем управления атомными электростанциями и других устройств предприятия этого сектора используют метод «hardware in the loop».

• Растущий спрос на силовые электронные системы для различных целей

Сложность систем силовой электроники, требующая сложных методов тестирования для гарантии их функциональности и производительности, является основным фактором, стимулирующим рост рынка Power Electronics Hardware-in-the-Loop. Перед тем, как они будут внедрены в реальные приложения, проектировщики и инженеры могут оценить поведение этих сложных систем с помощью тестирования Power Electronics Hardware-in-the-Loop в безопасной и контролируемой обстановке. Растущий спрос на системы силовой электроники в многочисленных областях применения, включая возобновляемые источники энергии, электромобили и промышленную автоматизацию, является одним из основных драйверов рынка PE-HIL. Внедрение тестирования PE-HIL также обусловлено растущим спросом на эффективные и надежные системы силовой электроники в критически важных приложениях.

Ограничения рынка

• Отсутствие инструментов для проведения испытаний на человеческом опыте

Отсутствие инструментов для проведения испытаний человеческого опыта является существенным недостатком Hardware-in-the-Loop. Например, одним из критериев эффективности в ситуации остановки и движения адаптивного круиз-контроля является то, насколько хорошо контроллер может замедляться и ускоряться, оставаясь в пределах насыщения и уровней комфорта водителя. В таких случаях испытательный стенд Hardware-in-the-Loop потребует большего человеческого участия. Более того, испытания PE-HIL могут быть сложными и трудоемкими, с учетом многочисленных параметров и переменных. Результатом этой сложности могут быть более длительное время испытаний и более высокие расходы.

Возможности рынка

• Растет популярность источников зеленой энергии

Спрос на зеленые источники энергии растет. Возобновляемые источники энергии, такие как ветровое и солнечное электричество, становятся все более популярными. Электроника необходима для преобразования возобновляемых источников энергии в пригодное для использования электричество. Силовые электронные компоненты, используемые в системах возобновляемой энергии, могут быть протестированы и проверены с помощью устройств PE-HIL.

• Растущий рынок электромобилей

Растущий интерес к электромобилям рынок электромобилей быстро растет, и силовая электроника является важным компонентом в этих транспортных средствах. Силовые электронные компоненты, используемые в электромобилях, такие как батареи, системы зарядки и приводы двигателей, могут быть протестированы и проверены с помощью систем PE-HIL. Потребность в более качественном электричестве Требуется улучшение качества электроэнергии, поскольку электронные устройства все чаще используются в домашних хозяйствах и на рабочих местах.

Объем рынка

Сегментный анализ

Сегмент по типу

• Замкнутый контур полунатурного моделирования

Испытания с замкнутым контуром относятся к испытаниям, в которых выходные данные тестируемой системы (SUT) используются в качестве входных данных для установки, а выходные данные установки используются в качестве входных данных для SUT, создавая замкнутый контур управления.

• Открытый контур полунатурного моделирования

Результат системы управления с открытым контуром не влияет на управляющее действие системы. Другими словами, система управления с открытым контуром — это система, работа которой зависит от времени.

Сегмент по применению

• Суперсеть и микросеть

Суперсети — это линии электропередачи большой мощности, которые используют линии электропередач постоянного тока высокого напряжения (HVDC) или сверхвысоковольтные линии электропередач постоянного тока (UHVDC). Микросеть — это совокупность взаимосвязанных нагрузок и распределенных энергетических ресурсов, которые работают как единое управляемое целое по отношению к энергосистеме. Она может подключаться к сети и отключаться от нее, что позволяет ей работать как в режиме подключения к сети, так и в режиме острова.

• Солнечный инвертор

Солнечный инвертор, также известный как фотоэлектрический инвертор, представляет собой разновидность преобразователя энергии, который преобразует переменный постоянный ток на выходе фотоэлектрической солнечной панели в переменный ток промышленной частоты, который может подаваться в коммерческую электросеть или использоваться местной коммунальной службой.

• Ветровой инвертор

Инверторы преобразуют постоянный ток, вырабатываемый ветряными турбинами или фотоэлектрическими модулями и хранящийся в аккумуляторах, в переменный ток напряжением 230 В и частотой 50 Гц, необходимый для работы обычных приборов и подключения к электросети.

Региональный анализ

Анализ мирового рынка аппаратного обеспечения для силовой электроники сегментирован по регионам: Северная Америка, Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион, Латинская Америка, Ближний Восток и Африка.

Северная Америка

Ожидалось, что размер оборудования в контуре силовой электроники в Северной Америке будет увеличиваться с годовым темпом роста (CAGR). Потребность в надежном и эффективном тестировании силовой электроники, а также растущий спрос на энергоэффективные системы способствуют этому развитию.

• Увеличение финансовой поддержки создания встраиваемых устройств реального времени

Растущие инвестиции в разработку встраиваемых систем реального времени в США и Канаде являются движущей силой развития аппаратного обеспечения в сфере петлевого бизнеса в Северной Америке. В связи с быстрой урбанизацией региона и технологическими разработками в инфраструктуре ожидается, что рынок будет расти в результате увеличения спроса на тяжелое оборудование и крупногабаритную технику. Также ожидается, что рынок региона выиграет от увеличения государственных расходов на исследования и образование.

• Растущее использование возобновляемых источников энергии

Устройства power electronic hardware-in-the-loop имеют значительный рынок в Северной Америке, который подпитывается значительными аэрокосмическими и автомобильными секторами региона, а также растущим использованием возобновляемых источников энергии. Поскольку многие компании занимаются проектированием и производством устройств power electronic hardware-in-the-loop, Соединенные Штаты и Канада являются двумя крупнейшими рынками в этом регионе.

Азиатско-Тихоокеанский регион

• Рост инвестиций в чистую энергию

Рост аппаратного обеспечения в контуре силовой электроники, обусловленный ростом инвестиций в чистую энергию, электромобили и инфраструктуру интеллектуальных сетей, Азиатско-Тихоокеанский регион стал значительным рынком для PE-HIL. Многие страны в этом регионе, включая Китай, Японию, Южную Корею и Индию, имеют смелые планы по переходу на экономику с низкими выбросами углерода, что, как ожидается, откроет множество возможностей для технологии PE-HIL.

Ожидается, что Азиатско-Тихоокеанский регион будет занимать самую большую долю рынка и будет испытывать самое быстрое развитие. Основными двигателями отрасли являются Китай, Япония и Индия. Рынок расширился отчасти за счет быстрого расширения отраслей в области автомобилестроения, аэрокосмической промышленности и силовой электроники. Subaru (Япония) и TATA Motors — две автомобильные компании в Азиатско-Тихоокеанском регионе, которые используют метод аппаратного обеспечения в контуре. (Индия).

Ключевые игроки

1. DSpace GmbH
2. Национальные инструменты
3. Технологии Opal-RT
4. Тайфун HIL
5. Speedgoat GmbH
6. Технология моделирования

Последние события

В марте 2023 года исследователи разработали крышу с органическими солнечными батареями для теплицы. Ученые построили миниатюру, чтобы заменить стеклянные панели в теплице солнечными батареями. Солнечные батареи, разработанные командой Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, основаны на материалах на основе углерода, в отличие от неорганических веществ, используемых в обычных устройствах.