Desain Tingkat Sistem untuk Keandalan dan Penjadwalan Pemeliharaan dalam Sistem Tenaga Listrik Berbasis Elektronika Daya Modern

      Konverter elektronik daya akan menjadi komponen dasar dari sistem tenaga modern. Namun, jika tidak dirancang dengan benar, mereka mungkin mengalami keandalan yang lebih buruk, yang pada gilirannya mempengaruhi kinerja keseluruhan sistem tenaga. Oleh karena itu, keandalan konverter harus dipertimbangkan dalam perencanaan dan desain Sistem Tenaga Berbasis Elektronik Daya (PEPSs). Pengambilan keputusan optimal dalam perencanaan PEPSs memerlukan pemodelan keandalan yang tepat pada konverter dari tingkat komponen hingga tingkat sistem. Makalah ini mengusulkan strategi desain dan pemeliharaan tingkat sistem berdasarkan model keandalan konverter.

1.Pendahuluan.

    Mengaliri dunia dengan listrik adalah salah satu solusi pragmatis untuk mengurangi jejak karbon. Transportasi listrik, pembangkit energi terbarukan, penyimpanan listrik, teknologi jaringan pintar dan mikro, serta digitalisasi merupakan bagian penting dari sistem listrik yang berkelanjutan. Teknologi-teknologi ini didasari oleh elektronik daya sebagai inti dari proses konversi energinya. Misalnya, struktur sistem distribusi berbasis elektronik daya di masa depan ditunjukkan dalam Gambar, yang mencakup mikrogrid AC/DC. Namun, elektronik daya memiliki titik lemah: ia mungkin menjadi sumber kegagalan yang sering dan dapat menyebabkan downtime dan biaya dalam berbagai aplikasi. Misalnya, kontribusi konverter daya pada downtime yang tidak terencana dalam sistem turbin angin, dan biaya downtime yang tidak terjadwal dalam Sistem Fotovoltaik (PV) sangat signifikan. Oleh karena itu, analisis keandalan elektronik daya sangat penting dalam pengembangan energi listrik yang berkelanjutan.

2.Keandalan Sistem Elektronik Daya.

    Konverter elektronik daya, seperti sistem-sistem teknik lainnya, mengikuti perilaku kegagalan bentuk bak mandi. Ini mencakup tiga fase: mortalitas bayi, masa pakai yang bermanfaat, dan periode aus. Dalam praktiknya, mortalitas bayi termasuk dalam proses debugging yang telah diselesaikan sebelum operasi. Oleh karena itu, konverter akan mengalami kegagalan acak dan kegagalan yang terkait usia selama masa pakai yang bermanfaat dan fase aus, masing-masing seperti yang ditunjukkan dalam Gambar. Kegagalan acak terkait dengan overstressing komponen yang dipicu oleh peristiwa tiba-tiba seperti overvoltage dan overcurrent. Selain itu, kegagalan usia terkait dengan aus modul daya, kapasitor, dan solder PCB.

3.Desain Tingkat Sistem untuk Keandalan.

     Desain untuk keandalan adalah proses untuk memastikan bahwa produk/sistem melakukan fungsinya untuk memenuhi kinerja yang diinginkan dalam lingkungan penggunaan tertentu dalam periode waktu yang ditentukan. Konsep desain untuk keandalan telah diterapkan dalam teknik elektronik daya untuk merancang konverter daya dengan kinerja jangka panjang yang diinginkan. Menurut pendekatan ini, komponen-komponen konverter, terutama kapasitor dan saklar daya, dipilih sedemikian rupa sehingga konverter tidak memasuki fase aus sebelum masa pakai targetnya. Hingga saat ini, pendekatan ini telah diterapkan untuk konverter unit tunggal. Tujuan utamanya adalah merancang konverter individu untuk mencapai masa pakai yang diinginkan di bawah profil misi, yang berarti probabilitas kegagalan (kegagalan terkait aus) konverter setelah Bx (biasanya dalam tahun) akan lebih rendah dari x%.

4.Kesimpulan.

     Konverter elektronik daya menjadi teknologi dasar untuk memodernisasi sistem tenaga listrik, meskipun mereka mungkin menjadi sumber kegagalan dan shutdown dalam aplikasi tersebut. Oleh karena itu, peningkatan keandalan dalam Sistem Tenaga Berbasis Elektronik Daya (PEPSs) sangat penting. Makalah ini telah mengeksplorasi peningkatan keandalan tingkat sistem dalam PEPSs melalui desain berbasis model dan pemeliharaan dalam perencanaan sistem-sistem tersebut. Dengan demikian, pendekatan desain berbasis model dan strategi pemeliharaan berbasis model telah diusulkan.

Sumber: IEEE Xplore

Pernyataan: Hormati aslinya, artikel yang baik layak dibagikan, jika ada pelanggaran silakan hubungi untuk dihapus.