Rendszer-szintű tervezés megbízhatóság és karbantartási ütemezés érdekében modern, erőműszerszerkezett áramkörök alapján működő energiarendszerekben

      A villamos energia konvertálók a modern villamos rendszerek alapvető komponenseivé válnak. Ha azonban nem megfelelően tervezik, ezek kevésbé megbízhatóak lehetnek, ami hatással van a teljes villamos rendszer teljesítményére. Ennek megfelelően a konvertálók megbízhatóságát figyelembe kell venni a Power Electronic-based Power Systems (PEPS) tervezésekor és szabályozásakor. A PEPS-ek tervezésében a pontos megbízhatósági modellek a komponens- és rendszerszintig kiterjednek. Ez a tanulmány model-alapú rendszerszintű tervezési és karbantartási stratégiákat javasol a konvertálók megbízhatósági modellje alapján.

1.Bevezetés.

    A világ elektrizálása egy pragmatikus megoldás a szénnyomtató csökkentésére. Az elektromos közlekedés, a megújuló energiatermelés, az elektromos tárolás, a smart és mikroháló technológiák, valamint a digitalizáció a fenntartható villamos rendszerek lényeges részei. Ezek a technológiák a villamos energia átalakítási folyamatának alapjaként működnek. Például a jövőbeli villamos energia alapú elosztási rendszerek szerkezetét mutatja a 2. ábra, amely tartalmaz AC/DC mikrohálókat. A villamos energia alapú technológiákon belül azonban van egy sebezhető pont: a hibák gyakori forrása lehet, ami leállásokhoz és költségekhez vezethet különböző alkalmazásokban. Például a szélerőművekben a konvertálók hozzájárulása a tervezetlen leálláshoz, illetve a napelemparkokban a tervezetlen leállás költségei jelentősek. Ezért a villamos energia alapú technológiák megbízhatósági elemzése kulcsfontosságú a fenntartható villamos energia fejlesztésében.

2.Villamos energia alapú rendszerek megbízhatósága.

    A villamos energia konvertálók, mint más mérnöki rendszerek, a fürdőkád alakú hibaeloszlást követik. Ez három fázist tartalmaz: a csecsemőhalandóság, a hasznos élettartam és a használati időszak. Gyakorlatilag a csecsemőhalandóság a hibaelhárítási folyamatba tartozik, amit a működés előtt megoldanak. Így a konvertáló véletlenszerű eseményekhez és öregedéshez kapcsolódó hibákat tapasztal a hasznos élettartam és a használati időszak során, ahogy a 3. ábra mutatja. A véletlenszerű hibák a komponensek túlzott terhelésével kapcsolatosak, amit egyszeri események, például a túlfeszültség vagy a túlirány okoznak. Továbbá az öregedéshez kapcsolódó hibák a teljesítmény modulok, kondenzátorok és a nyomtatott áramkörök (PCB) sötétezői viszonylagos hanyatlásával kapcsolatosak.

3.Megbízhatóság szempontjából történő rendszerszintű tervezés.

     A megbízhatóságra szolgáló tervezés egy folyamat, amely biztosítja, hogy a termék vagy a rendszer a kívánt teljesítményt nyújtja a megadott időszakban a használati környezetben. A megbízhatóságra szolgáló tervezési elgondolást a villamos energia alapú mérnöki területen is alkalmazzák, hogy a konvertálók hosszú távú teljesítményét biztosítsák. Ezen megközelítés szerint a konvertáló komponenseket, különösen a kondenzátorokat és a teljesítménykapcsolókat úgy választják, hogy a konvertáló ne érje el a használati időszak végét. Eddig ezt a megközelítést egyedi konvertálókra alkalmazták. Az elsődleges cél egy adott konvertáló tervezése, hogy elérje a kívánt élettartamot egy adott feladatprofil alatt, ami azt jelenti, hogy a konvertáló hibaválaszszáma (öregedéshez kapcsolódó hibák) a Bx év után alacsonyabb legyen, mint x%.

4.Következtetés.

     A villamos energia konvertálók a modern villamos rendszerek alapvető technológiáivá válnak, de ugyanakkor hibák és leállások forrásai lehetnek. Ezért a Power Electronic-based Power Systems (PEPS) megbízhatóságának javítása nagyon fontos. Ez a tanulmány a PEPS-ek rendszerszintű megbízhatóságának javítását vizsgálta model-alapú tervezéssel és karbantartási stratégiákkal. Így model-alapú tervezési megközelítést és model-alapú karbantartási stratégiákat javasolt.

Forrás: IEEE Xplore

Kimondás: Tisztelettel a forrás, minőségi szakcikkek megosztásra érdemesek. Ha sértegetés van, kérjük törölje.