การออกแบบระดับระบบเพื่อความน่าเชื่อถือและการจัดกำหนดการบำรุงรักษาในระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าแบบอิเล็กทรอนิกส์

      เครื่องแปลงพลังงานไฟฟ้าจะเป็นส่วนประกอบหลักของระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ แต่หากไม่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม อาจทำให้มีความน่าเชื่อถือลดลง และส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของระบบไฟฟ้า ดังนั้น ควรพิจารณาความน่าเชื่อถือของเครื่องแปลงในกระบวนการออกแบบและวางแผนระบบไฟฟ้าที่ใช้เครื่องแปลงไฟฟ้า (PEPSs) การตัดสินใจในการวางแผน PEPSs ต้องการการจำลองความน่าเชื่อถือที่แม่นยำของเครื่องแปลงจากชิ้นส่วนจนถึงระดับระบบ บทความนี้เสนอวิธีการออกแบบและการบำรุงรักษาในระดับระบบสำหรับ PEPSs โดยอาศัยแบบจำลองความน่าเชื่อถือของเครื่องแปลง

1.บทนำ

    การเปลี่ยนโลกให้เป็นไฟฟ้าเป็นหนึ่งในวิธีปฏิบัติที่สามารถลดปริมาณคาร์บอนฟุตพริ้นท์ได้ การขนส่งไฟฟ้า การผลิตพลังงานทดแทน การเก็บรักษาพลังงานไฟฟ้า เทคโนโลยีกริดอัจฉริยะและไมโครกริด ตลอดจนการดิจิทัลไลซ์เป็นส่วนสำคัญของระบบไฟฟ้าที่ยั่งยืน เทคโนโลยีเหล่านี้มีพื้นฐานมาจากเครื่องแปลงไฟฟ้าเป็นแกนกลางของการแปลงพลังงาน ตัวอย่างเช่น โครงสร้างของระบบการกระจายไฟฟ้าที่ใช้เครื่องแปลงไฟฟ้าในอนาคตแสดงในรูป ซึ่งรวมถึง AC/DC ไมโครกริด อย่างไรก็ตาม เครื่องแปลงไฟฟ้ามีจุดอ่อนคืออาจเป็นแหล่งของความเสียหายและอาจทำให้เกิดการหยุดทำงานและค่าใช้จ่ายในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น ความเสียหายของเครื่องแปลงไฟฟ้าในระบบกังหันลม และค่าใช้จ่ายจากการหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนไว้ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์ ดังนั้น การวิเคราะห์ความน่าเชื่อถือของเครื่องแปลงไฟฟ้ามีความสำคัญอย่างยิ่งในการพัฒนาพลังงานไฟฟ้าที่ยั่งยืน

2.ความน่าเชื่อถือของระบบเครื่องแปลงไฟฟ้า

    เครื่องแปลงไฟฟ้าเช่นเดียวกับระบบวิศวกรรมอื่น ๆ จะมีพฤติกรรมการล้มเหลวที่คล้ายกับรูปทรงอ่างอาบน้ำ มีสามระยะ คือ ระยะตายตั้งแต่แรก ระยะใช้งาน และระยะสึกหรอ ในทางปฏิบัติ ระยะตายตั้งแต่แรกจะเกี่ยวข้องกับกระบวนการทดสอบที่ได้แก้ไขก่อนการใช้งาน ดังนั้น เครื่องแปลงจะประสบกับความล้มเหลวแบบสุ่มและเนื่องจากอายุตามลำดับในระยะใช้งานและระยะสึกหรอตามที่แสดงในรูป ความล้มเหลวแบบสุ่มเกี่ยวข้องกับการใช้งานมากเกินไปของชิ้นส่วนที่กระตุ้นโดยเหตุการณ์เดียวที่เกิดขึ้นอย่างกะทันหัน เช่น แรงดันเกินและกระแสเกิน นอกจากนี้ ความล้มเหลวเนื่องจากอายุจะเกี่ยวข้องกับการสึกหรอของโมดูลกำลัง คอนเดนเซอร์ และข้อต่อวงจรพิมพ์ (PCB)

3.การเสนอการออกแบบระดับระบบเพื่อความน่าเชื่อถือ

     การออกแบบเพื่อความน่าเชื่อถือเป็นกระบวนการที่รับประกันว่าผลิตภัณฑ์/ระบบจะทำงานตามฟังก์ชันเพื่อตอบสนองความต้องการประสิทธิภาพภายใต้สภาพแวดล้อมการใช้งานภายในระยะเวลาที่กำหนด แนวคิดของการออกแบบเพื่อความน่าเชื่อถือได้ถูกนำมาใช้ในวิศวกรรมเครื่องแปลงไฟฟ้าเพื่อออกแบบเครื่องแปลงไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพในระยะยาวตามที่ต้องการ ตามวิธีการนี้ ชิ้นส่วนของเครื่องแปลงโดยเฉพาะคอนเดนเซอร์และสวิตช์กำลังถูกเลือกในลักษณะที่เครื่องแปลงไม่เข้าสู่ระยะสึกหรอก่อนที่จะถึงอายุการใช้งานที่ต้องการ จนถึงขณะนี้วิธีการนี้ได้ถูกนำไปใช้กับเครื่องแปลงที่เป็นหน่วยเดียว เป้าหมายหลักคือการออกแบบเครื่องแปลงแต่ละตัวเพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่ต้องการlifetime under a mission profile, which means the failure probability (wear-out related failures) of the converter after      Bx     ปี (โดยทั่วไป) จะต่ำกว่า      x     %.

4.สรุป

     เครื่องแปลงไฟฟ้ากำลังกลายเป็นเทคโนโลยีพื้นฐานในการปรับปรุงระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ แต่อาจเป็นแหล่งของความเสียหายและหยุดทำงานในแอปพลิเคชันเหล่านี้ ดังนั้น การเพิ่มความน่าเชื่อถือในระบบไฟฟ้าที่ใช้เครื่องแปลงไฟฟ้า (PEPSs) มีความสำคัญอย่างยิ่ง บทความนี้ได้สำรวจการปรับปรุงความน่าเชื่อถือในระดับระบบของ PEPSs โดยการใช้การออกแบบและบำรุงรักษาตามแบบจำลองในกระบวนการวางแผนของระบบเหล่านี้ ดังนั้น วิธีการการออกแบบตามแบบจำลองและกลยุทธ์การบำรุงรักษาตามแบบจำลองได้ถูกเสนอ

แหล่ง: IEE-Business Xplore

คำชี้แจง: ขอแสดงความนับถือต่อต้นฉบับ บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ