Sistemsko nivojsko oblikovanje za zanesljivost in načrtovanje vzdrževanja v modernih sistemih električne energije, temelječih na močnih elektronikih

      Elektronski pretvorniki bodo temeljni sestavni deli sodobnih električnih sistemov. Če so napačno oblikovani, lahko trpijo za slabšo zanesljivostjo, kar vpliva na splošno delovanje električnih sistemov. Zato je treba upoštevati zanesljivost pretvornikov pri oblikovanju in načrtovanju elektronika na osnovi elektronike (PEPS). Za optimalno odločanje pri načrtovanju PEPS je potrebno natančno modeliranje zanesljivosti pretvornikov, od komponent do sistema. Ta članek predlaga modeliranje na ravni sistema in strategije vzdrževanja v PEPS na podlagi modela zanesljivosti pretvornikov.

1.Uvod

    Elektrifikacija sveta je eden od praktičnih rešitev za zmanjšanje ogljičnega odtisa. Električni prevoz, proizvodnja obnovljive energije, električni skladiščenje, pametne in mikro mreže ter digitalizacija so ključni deli trajnostnih električnih sistemov. Ti tehnologiji temeljijo na elektroniki kot glavnem delu njihovega procesa pretvorbe energije. Na primer, struktura prihodnjih sistemov distribucije, temeljene na elektroniki, je prikazana na Sliki, ki vključuje AC/DC mikromreže. Vendar ima elektronika slabo točko: lahko pogosto povzroča nezadovoljivosti in morebitne stroške v različnih aplikacijah. Na primer, prispevek pretvornikov k nepredvidenemu nedostopanemu času v sistemih vetrenih turbin in nepredvideni stroški nedostopnega časa v fotovoltaičnih (PV) sistemih so opazni. Zato je analiza zanesljivosti elektronike ključnega pomena za trajnostni razvoj električne energije.

2.Zanesljivost sistemov elektronike

    Elektronski pretvorniki, podobno kot drugi inženirski sistemi, sledijo obliki krivulje v obliki kadilnice. To vključuje tri faze: neonatalna smrtnost, uporabno življenjsko dobo in fazo izčrpavanja. V praksi pripada neonatalna smrtnost fazi odpravljanja napak, ki je rešena pred operacijo. Torej bo pretvornik doživel naključne in starostne nezadovoljivosti v fazah uporabne življenjske dobe in izčrpavanja, kot je prikazano na Sliki. Naključne nezadovoljivosti so povezane z preobremenitvijo komponent, sproženimi nenadnimi dogodki, kot so previsoka napetost in prevelika tok. Poleg tega so starostne nezadovoljivosti povezane z izčrpavanjem močnih modulov, kondenzatorjev in priključkov pečatnic (PCB).

3.Predlagan sistemski način oblikovanja za zanesljivost

     Oblikovanje za zanesljivost je postopek, ki zagotavlja, da izdelek/sistem izvaja svojo funkcijo, da doseže želeno delovanje v določenem okolju uporabe v določenem časovnem obdobju. Koncept oblikovanja za zanesljivost se uporablja v inženirstvu elektronike, da bi se oblikovali pretvorniki z želenim dolgoročnim delovanjem. Po tem pristopu so komponente pretvornika, zlasti kondenzatorji in močni preklopniki, izbrani tako, da pretvornik ne pride v fazo izčrpavanja pred ciljno življenjsko dobo. Do zdaj se je ta pristop uporabljal za enotske pretvornike. Glavni cilj je oblikovati posamezen pretvornik, da doseže želeno življenjsko dobo pod misijskim profilom, kar pomeni, da bo verjetnost nezadovoljivosti (povezana z izčrpavanjem) pretvornika po Bx (običajno leta) nižja od x %.

4.Zaključek

     Elektronski pretvorniki postajajo temeljna tehnologija za modernizacijo električnih sistemov, hkrati pa lahko v takšnih aplikacijah predstavljajo vir nezadovoljivosti in ustavitev. Zato je izboljšanje zanesljivosti v sistemih, temeljnih na elektroniki (PEPS), ključnega pomena. Ta članek je raziskal izboljšanje zanesljivosti na ravni sistema v PEPS z modelskim oblikovanjem in vzdrževanjem pri načrtovanju teh sistemov. Tako so bili predlagani pristopi modeliranja in strategije vzdrževanja na podlagi modelov.

Vir: IEEE Xplore

Izjava: Spoštujemo izvirnik, dobra članka so vredna delitve, če je kršenje avtorskih pravic prosim kontaktirajte za brisanje.