Systémový návrh pro spolehlivost a plánování údržby v moderních elektronických energetických systémech

      Elektronické převodníky budou sloužit jako základní komponenty moderních elektrických systémů. Pokud však nejsou správně navrženy, mohou trpět nižší spolehlivostí, což ovlivňuje celkovou výkonnost elektrických systémů. Proto by se spolehlivost převodníků měla brát v úvahu při návrhu a plánování elektronických systémů založených na elektrotechnice (PEPSs). Optimalizované rozhodování při plánování PEPSs vyžaduje přesné modelování spolehlivosti převodníků od úrovně komponent po úroveň systému. Tento článek navrhuje modelově založené strategie návrhu a údržby na úrovni systému v PEPSs na základě modelu spolehlivosti převodníků.

1.Úvod.

    Elektrifikace světa je jednou z praktických řešení pro snížení uhlíkového otisku. Elektrická doprava, výroba obnovitelné energie, elektrické úložiště, inteligentní a mikro sítě, stejně jako digitalizace jsou klíčovými součástmi udržitelných elektrických systémů. Tyto technologie jsou podloženy elektronikou jako jádrem jejich procesu převodu energie. Například struktura budoucích distribučních systémů založených na elektronice je znázorněna na obrázku, který zahrnuje AC/DC mikrosítě. Elektronika však má svou slabou stránku: může být častým zdrojem selhání a může způsobovat výpadky a náklady v různých aplikacích. Například příspěvek převodníků k neočekávanému výpadku v systémech větrných turbín a náklady na neočekávané výpadky v fotovoltaických (PV) systémech jsou významné. Proto je analýza spolehlivosti elektroniky klíčová pro udržitelný rozvoj elektrické energie.

2.Spolehlivost systémů elektroniky.

    Elektronické převodníky, stejně jako jiné inženýrské systémy, následují tvar koupelny ve svém chování při selhání. Zahrnuje to tři fáze: infantilní mortalita, užitečný život a fáze opotřebení. V praxi patří infantilní mortalita do procesu ladění, který je vyřešen před provozem. Proto převodník zažije náhodná selhání a stárnutí během užitečného života a fáze opotřebení, jak je znázorněno na obrázku. Náhodná selhání jsou spojena s přetížením komponent způsobeným náhlými jednotlivými událostmi, jako jsou přetlaky a přetoky. Kromě toho jsou selhání stárnutí spojena s opotřebením síťových modulů, kondenzátorů a spojů tištěných okruhů (PCB).

3.Navrhovaný návrh na úrovni systému pro spolehlivost.

     Návrh pro spolehlivost je proces, který zajistí, aby produkt/systém splnil svou funkci a dosáhl požadované výkonnosti v daném prostředí během určitého časového období. Koncept návrhu pro spolehlivost byl použit v elektrotechnice, aby byly navrženy převodníky s požadovanou dlouhodobou výkonností. Podle tohoto přístupu jsou komponenty převodníku, zejména kondenzátory a vypínače, vybrány tak, aby převodník nedosáhl fáze opotřebení před dosažením cílového životnosti. Dosud byl tento přístup použit pro jednotlivé převodníky. Hlavním cílem je navrhnout individuální převodník, aby dosáhl požadované životnosti podle misijního profilu, což znamená, že pravděpodobnost selhání (selhání související s opotřebením) převodníku po Bx (obvykle v letech) bude nižší než x %.

4.Závěr.

     Elektronické převodníky se stávají základní technologií pro modernizaci elektrických systémů, ale mohou být zdrojem selhání a výpadků v těchto aplikacích. Proto je zlepšení spolehlivosti v elektronických systémech založených na elektrotechnice (PEPSs) klíčové. Tento článek zkoumá zlepšení spolehlivosti na úrovni systému v PEPSs pomocí modelově založeného návrhu a údržby v plánování těchto systémů. Byl tedy navržen modelově založený přístup k návrhu a strategie modelově založené údržby.

Zdroj: IEEE Xplore

Poznámka: Respektujte původ, dobré články stojí za sdílení, pokud dochází k porušení autorských práv, obraťte se na nás pro odstranění.