Системний рівень проектування для надійності та планування обслуговування в сучасних системах живлення на основі силової електроніки

      Електронні перетворювачі будуть основними компонентами сучасних енергетичних систем. Однак, якщо вони не спроектовані належним чином, можуть страждати від нижчої надійності, що в свою чергу впливає на загальну продуктивність енергетичних систем. Відповідно, надійність перетворювачів повинна враховуватися при проектуванні та плануванні енергетичних систем на базі електроніки (PEPSs). Оптимальне прийняття рішень при плануванні PEPSs потребує точного моделювання надійності перетворювачів на рівні компонентів і до системного рівня. Ця стаття пропонує системний рівень проектування та стратегії обслуговування в PEPSs на основі моделі надійності перетворювачів.

1.Вступ.

    Електрифікація світу є одним з практичних рішень для зменшення вуглецевого відбитку. Електричний транспорт, відновлюване енергогенерування, електричне зберігання, технології розумних та мікромереж, а також цифровізація є важливими частинами сталого електропостачання. Ці технології базуються на електроніці як ключовому елементі процесу перетворення енергії. Наприклад, структура майбутніх електронних систем розподілу енергії показана на рисунку, який включає AC/DC мікромережі. Однак, електроніка має слабке місце: вона може бути постійним джерелом відмов і може викликати простої та витрати у різних застосуваннях. Наприклад, значний внесок електронних перетворювачів у неплановані простої в системах вітрових турбін, а також незаплановані витрати в системах фотоелементів. Тому аналіз надійності електроніки має первинне значення для сталого розвитку електроенергетики.

2.Надійність електронних систем.

    Електронні перетворювачі, як і інші інженерні системи, відповідають формі кривої вигляду ванни. Це включає три фази: младенчий мортир, корисний термін служби та фазу виснаження. На практиці, младенча мортир відноситься до процесу налагодження, який вирішується перед експлуатацією. Тому, перетворювач буде досить випадкових аварій і відмов, пов'язаних з віком, протягом корисного терміну служби та фази виснаження, відповідно, як показано на рисунку. Випадкові аварії пов'язані з перенавантаженням компонентів, спричиненим раптовим одиночним подією, таким як перевищення напруги або струму. Крім того, відмови, пов'язані з віком, пов'язані з виснаженням силових модулів, конденсаторів та паяних з'єднань плати печатного монтажу (PCB).

3.Пропонований системний рівень проектування для надійності.

     Проектування для надійності — це процес забезпечення, що продукт/система виконує свою функцію, щоб задовольнити бажану продуктивність в умовах його використання протягом визначеного періоду часу. Концепція проектування для надійності була застосована в інженерії електроніки, щоб спроектувати перетворювачі з бажаною довготривалою продуктивністю. Згідно з цим підходом, компоненти перетворювачів, особливо конденсатори та силові ключі, вибираються так, щоб перетворювач не входив у фазу виснаження до досягнення цільового терміну служби. Досі, цей підхід був застосований для окремих перетворювачів. Основна мета полягає у проектуванні окремого перетворювача, щоб досягти бажаного терміну служби, що означає, що ймовірність відмов (пов'язаних з виснаженням) перетворювача після Bx (зазвичай в роках) буде нижчою, ніж x%.

4.Висновок.

     Електронні перетворювачі стають ключовою технологією для модернізації електропостачання, але вони можуть бути джерелом відмов та простоїв у таких застосуваннях. Тому, підвищення надійності в енергетичних системах на базі електроніки (PEPSs) має первинне значення. Ця стаття досліджує системне підвищення надійності в PEPSs шляхом моделювання проектування та обслуговування в рамках планування цих систем. Таким чином, запропоновано підхід моделювання проектування та стратегії обслуговування на основі моделі.

Джерело: IEEE Xplore

Звернення: Поважайте оригінал, добре статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав, будь ласка, зв'яжіться для видалення.