Systeemniveau-ontwerp voor betrouwbaarheid en onderhoudsroostering in moderne stroom elektronica gebaseerde energie systemen

      Elektronische stroomomvormers zullen de fundamentele componenten van moderne elektriciteitsnetwerken vormen. Echter, als ze niet goed zijn ontworpen, kunnen ze minder betrouwbaar zijn, waardoor de algehele prestaties van elektriciteitsnetwerken worden beïnvloed. Daarom moet de betrouwbaarheid van omvormers worden meegenomen in het ontwerp en de planning van elektronica-gebaseerde elektriciteitsnetwerken (PEPSs). Optimaal besluitvormen bij de planning van PEPSs vereist nauwkeurig betrouwbaarheidsmodelleren van omvormers op component- tot systeemniveau. Dit artikel stelt model-gebaseerde systeemniveau ontwerpen en onderhoudsstrategieën voor in PEPSs, gebaseerd op het betrouwbaarheidsmodel van omvormers.

1.Inleiding.

    De elektrificatie van de wereld is een van de pragmatische oplossingen om de koolstofvoetafdruk te verminderen. Elektrisch vervoer, hernieuwbare energieopwekking, elektrische opslag, slimme en micro-grid technologieën, evenals digitalisering, zijn essentiële delen van duurzame elektriciteitssystemen. Deze technologieën worden ondersteund door krachtige elektronica als kern van hun energieconversieproces. Bijvoorbeeld, de structuur van toekomstige elektronica-gebaseerde distributiesystemen wordt weergegeven in Fig, die AC/DC-microgrids omvat. Echter, krachtige elektronica heeft een zwak punt: het kan een frequente bron van storingen zijn en leiden tot downtime en kosten in verschillende toepassingen. Bijvoorbeeld, de bijdrage van stroomomvormers aan ongeplande downtime in windturbinesystemen, en ongeplande downtimekosten in fotovoltaïsche (PV) systemen, is aanzienlijk. Daarom is de betrouwbaarheidsanalyse van krachtige elektronica van cruciaal belang voor de duurzame elektrische energieontwikkeling.

2.Betrouwbaarheid van krachtige elektronica systemen.

    Elektronische stroomomvormers, net als andere ingenieursystemen, volgen een badkuipvormig falingsgedrag. Het omvat drie fasen: infantiele mortaliteit, bruikbare levensduur en slijtageperiode. In de praktijk behoort de infantiele mortaliteit tot het debuggingproces, dat al voor de operatie is opgelost. Daarom zal de omvormer willekeurige kansen en verouderingsgerelateerde storingen ondervinden tijdens de bruikbare levensduur en de slijtagefase, zoals getoond in Fig. De willekeurige kansstoringen zijn geassocieerd met overstress van de componenten, veroorzaakt door plotselinge incidenten zoals overvoltage en overcurrent. Bovendien zijn de verouderingsstoringen geassocieerd met de slijtage van stroommodules, condensatoren en drukknopen op gedrukte schakelingen (PCB).

3.Voorgesteld systeemniveau ontwerp voor betrouwbaarheid.

     Ontwerp voor betrouwbaarheid is een proces om ervoor te zorgen dat een product/systeem zijn functie uitvoert om de gewenste prestaties te bereiken in zijn gebruiksomgeving binnen een gespecificeerde periode. Het concept van ontwerp voor betrouwbaarheid is toegepast in de krachtelektronica om stroomomvormers met gewenste langetermijnprestaties te ontwerpen. Volgens deze benadering worden de omvormercomponenten, vooral condensatoren en stroomschakelaars, zo geselecteerd dat de omvormer de slijtagefase niet ingaat voordat zijn doellevensduur is bereikt. Tot nu toe is deze benadering toegepast voor enkele eenheidsomvormers. Het hoofddoel is om een individuele omvormer te ontwerpen om een gewenste levensduur te bereiken onder een missieprofiel, wat betekent dat de foutkans (slijtage-gerelateerde fouten) van de omvormer na Bx (gewoonlijk in jaren) lager zal zijn dan x%.

4.Conclusie.

     Elektronische stroomomvormers worden een ondersteunende technologie voor de modernisering van elektriciteitsnetwerken, terwijl ze ook een bron van storingen en stilstanden kunnen zijn in dergelijke toepassingen. Daarom is de verbetering van de betrouwbaarheid in elektronica-gebaseerde elektriciteitsnetwerken (PEPSs) van cruciaal belang. Dit artikel heeft de systeemniveau betrouwbaarheidsverbetering in PEPSs verkend door middel van model-gebaseerd ontwerp en onderhoud bij de planning van deze systemen. Dus, een model-gebaseerde ontwerpbenadering en model-gebaseerde onderhoudsstrategieën zijn voorgesteld.

Bron: IEEE Xplore

Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de moeite waard om te delen, indien er schending is neem contact op om te verwijderen.