Σχεδιασμός σε επίπεδο συστήματος για αξιοπιστία και προγραμματισμό συντήρησης σε σύγχρονα συστήματα ηλεκτροπαραγωγής με βάση την ηλεκτρονική ρύθμιση της ενέργειας

      Οι μετατροπείς ηλεκτρονικής ενέργειας θα λειτουργήσουν ως τα βασικά συστατικά των σύγχρονων συστημάτων παροχής ενέργειας. Ωστόσο, αν δεν σχεδιαστούν κατάλληλα, μπορεί να υφίστανται φθινοπωρινή αξιοπιστία, επηρεάζοντας συνεπώς την συνολική απόδοση των συστημάτων παροχής ενέργειας. Συνεπώς, η αξιοπιστία των μετατροπέων πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό και τον προγραμματισμό συστημάτων παροχής ενέργειας με βάση την ηλεκτρονική ενέργεια (PEPSs). Ο βέλτιστος προγραμματισμός σε PEPSs απαιτεί ακριβή μοντελοποίηση της αξιοπιστίας των μετατροπέων από το επίπεδο των συστατικών έως το επίπεδο του συστήματος. Αυτή η εργασία προτείνει στρατηγικές σχεδιασμού και συντήρησης σε επίπεδο συστήματος για PEPSs με βάση το μοντέλο αξιοπιστίας των μετατροπέων.

1.Εισαγωγή

    Η ηλεκτροφορία του κόσμου είναι μια αποτελεσματική λύση για τη μείωση του αποτυπώματος άνθρακα. Η ηλεκτρική μεταφορά, η παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας, η ηλεκτρική αποθήκευση, τεχνολογίες έξυπνων και μικρών δικτύων, καθώς και η ψηφιακοποίηση, είναι ουσιώδη μέρη των βιώσιμων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτές οι τεχνολογίες βασίζονται στην ηλεκτρονική ενέργεια ως το κύριο στοιχείο της διαδικασίας μετατροπής ενέργειας. Για παράδειγμα, η δομή των μελλοντικών συστημάτων κατανομής ενέργειας με βάση την ηλεκτρονική ενέργεια, που περιλαμβάνει AC/DC μικρά δίκτυα, είναι δείκνυμε στο Σχήμα. Ωστόσο, η ηλεκτρονική ενέργεια έχει μια αδύναμη σημείο: μπορεί να είναι συχνή πηγή αποτυχίας και να προκαλεί διακοπές και κόστη σε διάφορες εφαρμογές. Για παράδειγμα, οι μετατροπείς ενέργειας συμβάλλουν σημαντικά στις μη προγραμματισμένες διακοπές σε συστήματα ανεμογεννήτριων και τα κόστη από μη προγραμματισμένες διακοπές σε συστήματα φωτοβολταϊκής ενέργειας (PV) είναι σημαντικά. Συνεπώς, η ανάλυση της αξιοπιστίας της ηλεκτρονικής ενέργειας είναι ζωτικής σημασίας για τη βιώσιμη ανάπτυξη της ηλεκτρικής ενέργειας.

2.Αξιοπιστία των Συστημάτων Ηλεκτρονικής Ενέργειας

    Οι μετατροπείς ηλεκτρονικής ενέργειας, όπως και άλλα μηχανικά συστήματα, ακολουθούν την καμπύλη αποτυχίας της λεκάνης. Περιλαμβάνει τις τρεις φάσεις: νεογέννητη αποτυχία, χρήσιμη ζωή και φάση φθοράς. Στην πράξη, η νεογέννητη αποτυχία ανήκει στη διαδικασία αποσφαλμάτωσης, η οποία έχει επιλυθεί πριν τη λειτουργία. Συνεπώς, ο μετατροπέας θα βιώσει τυχαίες αποτυχίες και αποτυχίες σχετικές με τη γήρανση, αντίστοιχα, κατά τη χρήσιμη ζωή και τη φάση φθοράς, όπως φαίνεται στο Σχήμα. Οι τυχαίες αποτυχίες συνδέονται με την υπερφόρτωση των συστατικών, προκαλούμενη από ξαφνικά γεγονότα όπως υπερτάση και υπερρευστικό. Επιπλέον, οι αποτυχίες σχετικές με τη γήρανση συνδέονται με τη φθορά των μονάδων ενέργειας, των κατασκευών και των συνδέσεων συνδετικών πλακών (PCB).

3.Προτεινόμενος Σχεδιασμός Σε Επίπεδο Συστήματος για την Αξιοπιστία

     Ο σχεδιασμός για την αξιοπιστία είναι ένας διαδικαστικός τρόπος για να εξασφαλίσει ότι ένα προϊόν/σύστημα εκτελεί τη λειτουργία του για να επιτευχθεί η επιθυμητή απόδοση στο περιβάλλον χρήσης του εντός μιας καθορισμένης περιόδου. Το πρότυπο του σχεδιασμού για την αξιοπιστία έχει εφαρμοστεί στην μηχανική ηλεκτρονική ενέργεια για να σχεδιαστούν μετατροπείς ενέργειας με επιθυμητή μακροχρόνια απόδοση. Σύμφωνα με αυτή την προσέγγιση, τα συστατικά του μετατροπέα, ειδικά οι κατασκευές και οι διακόπτες ενέργειας, επιλέγονται έτσι ώστε ο μετατροπέας να μην εισέλθει στη φάση φθοράς πριν από την στόχο ζωή. Μέχρι στιγμής, αυτή η προσέγγιση έχει εφαρμοστεί για μονάδες μετατροπέων. Ο κύριος στόχος είναι να σχεδιαστεί ένας μεμονωμένος μετατροπέας για να επιτευχθεί η επιθυμητή ζωή υπό ένα προφίλ αποστολής, το οποίο σημαίνει ότι η πιθανότητα αποτυχίας (σχετική με τη φθορά) του μετατροπέα μετά από Bx (συνήθως σε χρόνια) θα είναι χαμηλότερη από x%.

4.Συμπέρασμα

     Οι μετατροπείς ηλεκτρονικής ενέργειας γίνονται ένα βασικό τεχνολογικό υποστήριξη για την εξελιγμένη τεχνολογία των συστημάτων παροχής ενέργειας, ενώ μπορεί να αποτελούν πηγή αποτυχίας και απενεργοποίησης σε τέτοιες εφαρμογές. Συνεπώς, η βελτίωση της αξιοπιστίας στα συστήματα παροχής ενέργειας με βάση την ηλεκτρονική ενέργεια (PEPSs) είναι ζωτικής σημασίας. Αυτή η εργασία έχει εξερευνήσει τη βελτίωση της αξιοπιστίας σε επίπεδο συστήματος σε PEPSs μέσω μοντελοποίησης και συντήρησης κατά τον προγραμματισμό αυτών των συστημάτων. Έτσι, έχει προταθεί μια προσέγγιση μοντελοποίησης και στρατηγικές συντήρησης με βάση το μοντέλο.

Πηγή: IEEE Xplore

Δήλωση: Αναγνωρίζεται το αρχικό, καλά άρθρα αξίζουν κοινή χρήση, αν υπάρχει παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων επικοινωνήστε για διαγραφή.