Systemnivådesign för tillförlitlighet och underhållsplanering i moderna strömföringsbaserade elkraftsystem

      Strömförvandlare kommer att vara de grundläggande komponenterna i moderna strömsystem. Om de inte är korrekt utformade kan de dock drabbas av sämre tillförlitlighet, vilket påverkar det totala prestanda hos strömsystem. Därför bör konverterarnas tillförlitlighet beaktas vid design och planering av strömförvandlarbaserade strömsystem (PEPSs). Optimal beslutsfattning i planeringen av PEPSs kräver exakt tillförlitlighetsmodellering i konverterare från komponentnivå upp till systemnivå. Detta dokument föreslår modellbaserad systemnivådesign och underhållsstrategier i PEPSs baserat på tillförlitlighetsmodellen för konverterare.

1.Introduktion.

    Elektrifiering av världen är en pragmatisk lösning för att minska koldioxidutsläpp. Eltransport, förnybar energiproduktion, elektronisk lagring, smarta och mikronät samt digitalisering är väsentliga delar av hållbara elsystem. Dessa teknologier bygger på styrteknik som kärnan i deras energiomvandlingsprocess. Till exempel visas strukturen för framtida styrteknikbaserade distributionsystem i figur, vilket inkluderar AC/DC-mikronät. Styrteknik har dock ett svagt punkt: den kan vara en ofta återkommande källa till fel och orsaka driftstopp och kostnader i olika tillämpningar. Till exempel är strömförvandlares bidrag till oplanerade driftstopp i vindturbinssystem och okända driftstoppskostnader i fotovoltaiska (PV) system anmärkningsvärda. Därför är analys av styrtekniks tillförlitlighet av yttersta vikt för hållbar elektrisk energiutveckling.

2.Tillförlitlighet hos styrtekniksystem.

    Strömförvandlare följer, liksom andra ingenjörsystem, badkarformad felbeteende. Det innefattar de tre faserna: nyfödd dödlighet, användbar livslängd och nötning. I praktiken hör den nya dödligheten till felsökningen som har lösts innan drift. Därför kommer konverteraren att uppleva slumpmässiga händelser och åldersrelaterade fel under användbar livslängd och nötning respektive som visas i figur. De slumpmässiga felen är kopplade till överbelastning av komponenter utlöst av plötsliga enskilda händelser såsom överspanning och överströmning. Vidare är åldersrelaterade fel kopplade till nötning av styrmoduler, kondensatorer och trycksatta kretsbrädor (PCB).

3.Foreslagen systemnivådesign för tillförlitlighet.

     Design för tillförlitlighet är en process för att säkerställa att en produkt/system utför sin funktion för att uppfylla önskad prestanda under dess användningsmiljö inom en angiven tidsperiod. Konceptet design för tillförlitlighet har använts inom styrteknik för att designa strömförvandlare med önskad långsiktig prestanda. Enligt detta tillvägagångssätt väljs konverterarkomponenter, särskilt kondensatorer och styrkontakter, på ett sätt som gör att konverteraren inte går in i nötningfasen före dess mållivslängd. Hittills har detta tillvägagångssätt tillämpats för enskilda enheter. Målet är att designa en individuell konverterare för att uppnå en önskad livslängd under en missionsprofil, vilket betyder att felrisk (nötning relaterade fel) efter Bx (vanligtvis i år) kommer att vara lägre än x %.

4.Slutsats.

     Strömförvandlare blir en underliggande teknologi för modernisering av elektriska strömsystem, samtidigt som de kan vara en källa till fel och nedstängning i sådana tillämpningar. Därför är förbättring av tillförlitlighet i strömförvandlarbaserade strömsystem (PEPSs) av yttersta vikt. Detta dokument har undersökt förbättring av tillförlitlighet på systemnivå i PEPSs genom modellbaserad design och underhåll inom planeringen av dessa system. Således har en modellbaserad designansats och modellbaserade underhållsstrategier föreslagits.

Källa: IEEE Xplore

Förklaring: Respektera ursprung, bra artiklar är värda delas, om det finns upphovsrättsskydd kontakta för radering.