Incorporar la Fiabilitat dels Convertidors Electrònics de Potència a l'Anàlisi de Fiabilitat dels Sistemes Elèctrics Moderns
Aquest article té com a objectiu incorporar el model de fiabilitat dels convertidors electrònics de potència en l'anàlisi de la fiabilitat del sistema elèctric. La fiabilitat dels convertidors s'ha explorat ampliament a nivell de dispositiu i convertidor segons l'anàlisi de la física de les fallades. No obstant això, la presa de decisions òptima per al disseny, planificació, operació i manteniment dels convertidors electrònics de potència requereix un model de fiabilitat a nivell de sistema dels sistemes elèctrics basats en electrònica de potència. Per tant, aquest article proposa un procediment per avaluar la fiabilitat dels sistemes elèctrics basats en electrònica de potència des del nivell de dispositiu fins al nivell de sistema.
1.Introducció.
La modernització del sistema elèctric és essencial per a una distribució d'energia fiable i segura amb una empremta de carboni baixa o nul·la. Requereix implementar noves tecnologies i infraestructures, així com deregular el sector elèctric. Algunes tecnologies establertes tenen un paper considerable en la modernització dels sistemes elèctrics, incloent-hi les fonts d'energia renovable, els sistemes d'emmagatzematge, els sistemes de transmissió i distribució electrònics, i la mobilitat elèctrica. Notablement, l'electrònica de potència (PE) joca un paper fonamental en el procés de conversió energètica de les mencionades tecnologies. Especialment, la transició cap a energies renovables al 100% ha intensificat l'importància de la PE en els futurs sistemes elèctrics.
2.Concepte de Fiabilitat.
La fiabilitat es defineix com la capacitat d'un sistema o element per funcionar en condicions desitjades durant un període de temps específic. Segons aquesta definició, el rendiment del sistema/element ha de mantenir-se dins un interval especificat durant un període de temps objectiu. Dependrà del sistema, les mesures de fiabilitat podrien ser diferents. Per exemple, en un sistema basat en missions, com un vaixell espacial, la fiabilitat es defineix com la probabilitat de supervivència durant el període de missió objectiu. Així, el primer moment de fallada amb una probabilitat desitjada ha de ser més llarg que el període de missió objectiu. A més, en un sistema/mecanisme mantenible/reparable amb possibilitat de manteniment, el rendiment es mesura per la disponibilitat com a indicador de fiabilitat. En aquests sistemes/elements, és important tenir-los en estat d'operació (disponibles) en qualsevol moment, independentment de quina sigui la fallada que hagi ocorregut abans d'aquest moment. Això significa que el sistema pot ser mantenit sempre que falli, i així, les úniques qüestions són la freqüència de fallada i el temps d'aturada.
3.Modelització de la Fiabilitat del Convertidor.
Les característiques de fallada d'un convertidor, com en altres sistemes, inclouen tres períodes: mortalitat infantil, vida útil i fase de desgast, com es mostra en la Fig. coneguda com a corba de la banyera. Normalment, les fallades de mortalitat infantil estan relacionades amb els processos de depuració i fabricació. Per tant, el convertidor experimentarà fallades aleatòries i de desgast durant l'operació. Les fallades aleatòries solen tenir fonts externes com sobrecorrent i sobretensió. Per tant, es consideren fallades distribuïdes exponencialment durant la vida útil en la corba de la banyera. La taxa de fallada corresponent normalment es preveu basant-se en les dades històriques de fiabilitat i les experiències operatives.
4.Fiabilitat del Sistema Elèctric.
La fiabilitat del sistema elèctric, també coneguda com adequació, és una mesura de la seva capacitat per complir els requisits d'energia elèctrica i de potència dels clients dins dels límits tècnics acceptables, considerant les interrupcions dels components. La principal mesura utilitzada en l'avaluació de la fiabilitat del sistema elèctric és la disponibilitat dels seus components. La disponibilitat es defineix com la probabilitat que un element estigui en estat d'operació en qualsevol instant, donat que va començar a funcionar en l'instant zero. Aquesta secció presentarà el concepte general de la disponibilitat dels components amb taxes de fallada constants i variables en el temps. A més, es presentarà la fiabilitat dels sistemes elèctrics i els seus subsistemes.
5.Conclusió.
Aquest article ha proposat un procediment per connectar els conceptes de fiabilitat de l'electrònica de potència i dels sistemes elèctrics. La fiabilitat dels convertidors electrònics de potència s'incorpora en l'anàlisi de la fiabilitat del sistema elèctric, el que pot ser beneficiós per a la presa de decisions òptimes en la planificació, operació i manteniment dels sistemes elèctrics moderns. S'ha presentat la modelització detallada de la fiabilitat dels sistemes elèctrics basats en electrònica de potència des del nivell de dispositiu fins al nivell de sistema. S'ha il·lustrat l'impacte de les taxes de fallada dels convertidors en el rendiment del sistema elèctric per a diferents aplicacions..
Font: IEEE Xplore
Declaració: Respecte l'original, els bons articles mériten ser compartits, si hi ha infracció de drets d'autor contacteu-nos per eliminar-lo.
