Systemnivådesign for pålitelighet og vedlikeholdsskedulering i moderne strømtransformasjonsbaserte strømsystemer

      Strømlektroniske konvertere vil fungere som grunnleggende komponenter i moderne strømsystemer. Hvis de ikke er riktig designet, kan de imidlertid lide under dårligere pålitelighet, noe som påvirker den totale ytelsen til strømsystemene. Derfor bør konverterens pålitelighet tas hensyn til i design og planlegging av Strømlektronikk-baserte strømsystemer (PEPSs). Optimal beslutningstaking i planleggingen av PEPSs krever nøyaktig pålitelighetsmodellering i konvertere fra komponent- til systemnivå. Denne artikkelen foreslår modellbasert systemnivådesign og vedlikeholdsstrategier i PEPSs basert på pålitelighetsmodellen for konvertere.

1.Introduksjon.

    Elektrifisering av verden er en av de pragmatisk løsninger for å redusere karbonfotavtrykket. Elektrisk transport, fornybar energiproduksjon, elektrisk lagring, smarte og mikrogrid-teknologier, samt digitalisering, er viktige deler av bærekraftige elektriske systemer. Disse teknologiene støttes av strømlektronikk som kjernekomponent i energiomsetningsprosessen. For eksempel vises strukturen av fremtidige strømlektronikk-baserte distribusjonsystemer i Fig, som inkluderer AC/DC-mikrogrids. Imidlertid har strømlektronikk et svakpunkt: det kan være en hyppig kilde til feil og kan forårsake nedetid og kostnader i ulike applikasjoner. For eksempel bidrar strømkonvertere betydelig til uplanlagt nedetid i vindturbin-systemer, og uplanlagte nedetidskostnader i solenergi (PV) systemer er merkverdige. Derfor er pålitelighetsanalyse av strømlektronikk av største viktighet for bærekraftig elektrisk energiutvikling.

2.Pålitelighet av strømlektronikk-systemer.

    Strømlektroniske konvertere følger, som andre ingeniørsystemer, badetypen feilatferd. Dette inkluderer de tre fasene: nyfødt dødsfall, nyttig levetid og slitasjeperiode. I praksis hører nyfødt dødsfall til debugging-prosessen, som blir løst før operasjon. Derfor vil konverteren oppleve tilfeldige sjansefeil og alderrelaterte feil innenfor nyttig levetid og slitasjeperiode henholdsvis, som vist i Fig. Tilfeldige sjansefeil er knyttet til overbelastning av komponenter utløst av plutselige enkelthendelser som overspenning og overstrøm. Videre er alderrelaterte feil knyttet til slitasjen av strømmoduler, kondensatorer og PCB-limfester.

3.Foreslått systemnivådesign for pålitelighet.

     Design for pålitelighet er en prosess for å sikre at et produkt/system utfører sin funksjon for å møte ønsket ytelse under dens bruksmiljø innen en angitt tidsperiode. Konseptet med design for pålitelighet har blitt brukt i strømlektronikk-ingeniørvitenskap for å designe strømkonvertere med ønsket langtidsytelse. Ifølge denne tilnærmingen velges konverterkomponenter, spesielt kondensatorer og strømbrytere, slik at konverteren ikke går inn i slitasjeperiode før dens mållivetid. Så langt har denne tilnærmingen blitt brukt for enkelt enheter konvertere. Målet er å designe en individuell konverter for å oppnå en ønsket livstid under en misjonsprofil, som betyr at feilsannsynligheten (slitasjerelaterte feil) for konverteren etter Bx (vanligvis i år) vil være lavere enn x%.

4.Konklusjon.

     Strømlektroniske konvertere blir en underliggende teknologi for modernisering av elektriske strømsystemer, samtidig som de kan være en kilde til feil og nedetid i slike applikasjoner. Derfor er forbedring av pålitelighet i Strømlektronikk-baserte strømsystemer (PEPSs) av største viktighet. Denne artikkelen har utforsket systemnivåforbedring av pålitelighet i PEPSs gjennom modellbasert design og vedlikehold i planleggingen av disse systemene. Dermed har en modellbasert designtilnærming og modellbaserte vedlikeholdsstrategier blitt foreslått.

Kilde: IEEE Xplore

Erklæring: Respekt for original, gode artikler verdt å dele, hvis det er overtramp på rettigheter kontakt for sletting.