Modern Güç Elektronik Tabanlı Güç Sistemlerinde Güvenilirlik ve Bakım Planlaması için Sistem Seviyesi Tasarım

      Güç elektronik dönüştürücüler, modern güç sistemlerinin temel bileşenleri olarak hizmet edecekler. Ancak, uygun şekilde tasarlanmamış olmaları durumunda daha düşük güvenilirlik göstererek, bu nedenle güç sistemlerinin genel performansını etkileyebilir. Bu nedenle, dönüştürücülerin güvenilirliği, Güç Elektronik Tabanlı Güç Sistemleri (PEPS) tasarım ve planlama aşamasında dikkate alınmalıdır. PEPS'lerin planlamasındaki en iyi karar almak için, bileşen seviyesinden sistem seviyesine kadar kesin bir güvenilirlik modellemesi gereklidir. Bu makale, dönüştürücülerin güvenilirlik modeline dayalı olarak PEPS'lerde model tabanlı sistem düzeyinde tasarım ve bakım stratejileri önermektedir.

1.Giriş.

    Dünyayı elektrifikasyon, karbon ayak izini azaltmak için pratik çözümlerden biridir. Elektrikli ulaşım, yenilenebilir enerji üretimi, elektrik depolama, akıllı ve mikro ağ teknolojileri, ayrıca dijitalleşme sürdürülebilir elektrik sistemlerinin önemli parçalarıdır. Bu teknolojiler, enerji dönüştürme sürecinin merkezinde olan güç elektroniklerine dayanmaktadır. Örneğin, Fig'de gösterildiği gibi gelecekteki güç elektronik tabanlı dağıtım sistemlerinin yapısı, AC/DC mikro ağı içermektedir. Ancak, güç elektroniklerinin bir Achilleus topuğu vardır: farklı uygulamalarda sık sık arızaya neden olabilir ve kapalı kalma süresi ve maliyetlere yol açabilir. Örneğin, rüzgar türbin sistemindeki güç dönüştürücülerin planlanmayan kapalı kalma süresine katkıları ve fotovoltaik (PV) sistemlerdeki planlanmayan kapalı kalma maliyetleri belirgin bir şekilde yüksektir. Bu nedenle, sürdürülebilir elektrik enerji geliştirme sürecinde güç elektroniklerinin güvenilirlik analizi büyük önem taşımaktadır.

2.Güç Elektronik Sistemlerinin Güvenilirliği.

    Diğer mühendislik sistemleri gibi güç elektronik dönüştürücüler de banyo küvet şeklinde bir arıza davranışına sahiptir. Bu, üç fazı içerir: bebe giderme, faydalı ömür ve yıpranma dönemleri. Pratikte, bebe giderme, operasyon öncesi hata ayıklama sürecine aittir. Bu nedenle, dönüştürücü, Fig'de gösterildiği gibi, faydalı ömrün ve yıpranma döneminin sırasıyla rastgele şans ve yaşlanma ile ilgili arızalar yaşayacaktır. Rastgele şans arızaları, anlık bir olay yani aşırı gerilim veya aşırı akım gibi bileşenlerin aşırı yüklenmesiyle tetiklenir. Ayrıca, yaşlanma arızaları, güç modüllerinin, kondansatörlerin ve PCB kaynak noktalarının yıpranmasıyla ilişkilidir.

3.Önerilen Sistem Düzeyinde Güvenilirlik İçin Tasarım.

      Güvenilirlik için tasarım, bir ürün/sistemin belirli bir süre içinde kullanım ortamında istenen performansa ulaşmasını sağlamak için bir prosedirdir. Güvenilirlik için tasarım kavramı, güç dönüştürücülerin istenen uzun vadeli performansla tasarlanmaları için güç elektronik mühendisliğinde kullanılmıştır. Bu yaklaşım uyarınca, özellikle kondansatörler ve güç anahtarları gibi dönüştürücü bileşenleri, dönüştürücünün hedef ömründen önce yıpranma dönemine girmediği şekilde seçilmiştir. Bu yaklaşım, şu ana kadar tek birim dönüştürücüler için uygulanmıştır. Ana hedef, bir dönüştürücüyü belirli bir misyon profilinde istenen ömrünü elde etmek için tasarlamaktır. Bu, dönüştürücünün     Bx     yılından sonra (genellikle yıl cinsinden) yıpranma ile ilgili arızaların olasılığının     Bx     % 'dan düşük olacak şekilde tasarlanır.

4.Sonuç.

     Güç elektronik dönüştürücüler, modern elektrik güç sistemlerini güncelleyen temel bir teknoloji haline geliyor, ancak bu uygulamalarda arızaya ve kapalı kalma süresine neden olabilir. Bu nedenle, Güç Elektronik Tabanlı Güç Sistemlerinde (PEPS) güvenilirliğin artırılması büyük önem taşımaktadır. Bu makale, bu sistemlerin planlama aşamasında model tabanlı tasarım ve bakım ile sistem düzeyinde güvenilirlik iyileştirmeyi incelemiştir. Böylece, model tabanlı bir tasarım yaklaşımı ve model tabanlı bakım stratejileri önerilmiştir.

Kaynak: IEEE Xplore

Açıklama: Orijinali saygılı, iyi makaleler paylaşılabilir, ihlal olması durumunda silme talebi yapılabilir.