طراحی سطح سیستم برای قابلیت اطمینان و زمان‌بندی نگهداری در سیستم‌های برق مدرن مبتنی بر الکترونیک قدرت
مبدل‌های الکترونیکی قدرت به عنوان مولفه‌های اساسی سیستم‌های قدرت مدرن عمل می‌کنند. با این حال، اگر به درستی طراحی نشوند، ممکن است قابلیت اطمینان پایین‌تری داشته باشند که در نتیجه عملکرد کلی سیستم‌های قدرت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. بنابراین، باید قابلیت اطمینان مبدل‌ها در طراحی و برنامه‌ریزی سیستم‌های قدرت مبتنی بر الکترونیک قدرت (PEPSs) در نظر گرفته شود. تصمیم‌گیری بهینه در برنامه‌ریزی PEPSs نیازمند مدل‌سازی دقیق قابلیت اطمینان در مبدل‌ها از سطح مولفه تا سطح سیستم است. این مقاله راهبردهای طراحی و نگهداری سطح سیستم در PEPSs بر اساس مدل قابلیت اطمینان مبدل‌ها را پیشنهاد می‌کند.
1.مقدمه
الکتریفیکاسیون جهان یکی از راه‌حل‌های عملی برای کاهش دنباله‌روی کربنی است. حمل و نقل الکتریکی، تولید انرژی تجدیدپذیر، ذخیره‌سازی الکتریکی، فناوری‌های شبکه هوشمند و میکروشبکه، و همچنین دیجیتال‌سازی بخش‌های اساسی سیستم‌های برق پایدار هستند. این فناوری‌ها بر پایه الکترونیک قدرت که هسته فرآیند تبدیل انرژی آن‌ها است، بنا شده‌اند. به عنوان مثال، ساختار سیستم‌های توزیع مبتنی بر الکترونیک قدرت آینده در شکل نشان داده شده است که شامل میکروشبکه‌های AC/DC است. با این حال، الکترونیک قدرت یک ضعف دارد: ممکن است منبع متعدد خرابی و وقت‌خواب و هزینه‌ها در کاربردهای مختلف باشد. به عنوان مثال، مشارکت مبدل‌های قدرت در وقت‌خواب غیرمنتظره در سیستم‌های توربین بادی و هزینه‌های وقت‌خواب غیرمنتظره در سیستم‌های فتوولتائیک (PV) قابل توجه است. بنابراین، تحلیل قابلیت اطمینان الکترونیک قدرت در توسعه پایدار انرژی الکتریکی اهمیت بالایی دارد.
2.قابلیت اطمینان سیستم‌های الکترونیک قدرت
مبدل‌های الکترونیکی قدرت مثل سایر سیستم‌های مهندسی رفتار شکست مانند حوضچه را دنبال می‌کنند. این شامل سه مرحله است: مرگ‌های نوزادی، عمر مفید و دوره‌ی زوال. در عمل، مرگ‌های نوزادی مربوط به فرآیند اصلاح خطاهایی است که قبل از عملیات حل شده‌اند. بنابراین، مبدل تجربیات تصادفی و خرابی‌های مربوط به سن را در طول عمر مفید و دوره‌ی زوال تجربی می‌کند، همانطور که در شکل نشان داده شده است. خرابی‌های تصادفی مربوط به تنش‌های مورد عبور اجزا به دلیل حوادث تک‌باره مانند ولتاژ و جریان بیش از حد هستند. همچنین، خرابی‌های مربوط به سن مربوط به زوال ماژول‌های قدرت، خازنهای و اتصالات صفحه‌ی مدار چاپی (PCB) است.
3.پیشنهاد طراحی سطح سیستم برای قابلیت اطمینان
طراحی برای قابلیت اطمینان یک فرآیند برای تضمین این است که محصول/سیستم عملکرد خود را برای رسیدن به عملکرد مورد نظر در محیط استفاده خود در یک بازه‌ی زمانی مشخص انجام می‌دهد. مفهوم طراحی برای قابلیت اطمینان در مهندسی الکترونیک قدرت برای طراحی مبدل‌های قدرت با عملکرد بلندمدت مورد نظر استفاده شده است. بر اساس این رویکرد، اجزای مبدل، به ویژه خازنهای و ترانزیستورهای قدرت، به گونه‌ای انتخاب می‌شوند که مبدل قبل از عمر مورد نظر وارد مرحله‌ی زوال نشود. تاکنون، این رویکرد برای مبدل‌های واحد تکی استفاده شده است. هدف اصلی طراحی یک مبدل جداگانه برای رسیدن به عمر مورد نظر است که به این معنی است که احتمال خرابی (خرابی‌های مربوط به زوال) مبدل بعد از Bx (معمولاً در سال‌ها) کمتر از x% خواهد بود.
4.نتیجه‌گیری
مبدل‌های الکترونیکی قدرت در حال تبدیل به فناوری پایه برای مدرن‌سازی سیستم‌های برق هستند، در حالی که ممکن است منبع خرابی و توقف در چنین کاربردهایی باشند. بنابراین، افزایش قابلیت اطمینان در سیستم‌های قدرت مبتنی بر الکترونیک قدرت (PEPSs) اهمیت بالایی دارد. این مقاله بهبود قابلیت اطمینان سطح سیستم در PEPSs را با استفاده از طراحی مبتنی بر مدل و نگهداری در برنامه‌ریزی این سیستم‌ها بررسی کرده است. بنابراین، یک رویکرد طراحی مبتنی بر مدل و استراتژی‌های نگهداری مبتنی بر مدل پیشنهاد شده است.
منبع: IEE-Business Xplore
بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاشتن دارند، اگر نقض حق تکثیر وجود دارد لطفاً با ما تماس بگیرید.
