Integration af pålidelighed af effektelektroniske konvertere i moderne effekt-system pålidelighedsanalyse

    Denne artikel har til formål at integrere pålidelighedsmodellen for effektelektroniske konvertere i pålidelighedsanalyser af elforsyningsnet. Konverterens pålidelighed er bredt undersøgt på enhed- og konverterniveau ifølge fejlmechanik-analyse. Dog kræver optimal beslutningstagning vedrørende design, planlægning, drift og vedligeholdelse af effektelektroniske konvertere systemniveaudækning af pålidelighedsmodeller for effektelektronisk baserede elforsyningsnet. Derfor foreslår denne artikel en procedure til at vurdere pålideligheden af effektelektronisk baserede elforsyningsnet fra enhedniveau op til systemniveau.

1.Introduktion.

   Modernisering af elektriske energisystemer er afgørende for pålidelig og sikker energilevering med et lavt eller nul kulstof fodspor. Det kræver implementering af nye teknologier og infrastruktur samt liberalisering af elsektoren. Nogle etablerede teknologier spiller en betydelig rolle i moderniseringen af energisystemer, herunder fornyelige energikilder, lagring, elektroniske transmissions- og distributionsystemer, og e-mobilitet. Notabelt er det, at effektelektronik (PE) spiller en grundlæggende rolle i energiomkonverteringsprocesserne for de ovennævnte teknologier. Specielt set bevæger vi os mod hundrede procent fornyelig energi, hvilket har forøget vigtigheden af PE i fremtidige energisystemer.

2.Pålidelighedskoncept.

    Pålidelighed defineres som evnen hos et system eller en enhed til at fungere under ønskede forhold inden for en bestemt periode. Ifølge denne definition skal systemets/enhedens ydeevne bevares inden for et angivet interval over en målperiode. Afhængigt af systemet, kan pålidelighedsmaaler være forskellige. For eksempel, i missionsbaserede systemer, som f.eks. rumfartøj, defineres pålidelighed som sandsynligheden for overlevelse under den angivne missionsperiode. Således skal den første tid til fejl med en ønsket sandsynlighed være længere end målmissionsperioden. Desuden, i vedligeholdelses-/reparationsmulige systemer/enheder, hvor der er mulighed for vedligeholdelse, mærkes ydeevnen ved hjælp af tilgængelighed som dens pålidelighedsindikator. I disse systemer/enheder er det vigtigt, at de er i drift (tilgængelige) på ethvert tidspunkt uanset eventuelle fejl, der er opstået før dette tidspunkt. Dette betyder, at systemet kan vedligeholdes hver gang det mislykkes, og således er de eneste problemer fejlehyppighed og nedetid.

3.Pålidelighedsmodellering af konvertere.

    Fejlegenskaberne for en konverter, ligesom andre systemer, omfatter tre perioder, nemlig nyfødt dødelighed, anvendelses levetid, og slidfasen, som vist i figur. kendt som badekar-kurven. Generelt er nyfødt dødelighedsfejl relateret til fejlfinding og produktion. Derfor vil konverteren opleve tilfældige fejl og slid under drift. De tilfældige fejl har normalt eksterne kilder, som overstrøm og overspænding. Således anses de for eksponentielt fordelt fejl under anvendelseslevetiden i badekar-kurven. Den tilsvarende fejlrate forudsiges normalt baseret på historiske pålidelighedsdata og driftserfaringer.

4.Pålidelighed af elforsyningsnet.

    Pålidelighed af elforsyningsnet, også kendt som tilstrækkelighed, er en måling af dets evne til at opfylde elektriske strøm- og energibehov hos kunderne inden for acceptable tekniske grænser, idet komponentnedslag tages i betragtning. Den primære måling, der anvendes i pålidelighedsbedømmelsen af elforsyningsnet, er tilgængeligheden af dets komponenter. Tilgængelighed defineres som sandsynligheden for, at en enhed er i drift på ethvert tidspunkt t   givet, at den begyndte at fungere ved tidsintervallet nul. Denne sektion præsenterer det generelle koncept af komponenters tilgængelighed med tidkonstant og tidvariabel fejlrate. Desuden vil pålideligheden af elforsyningsnet og deres subsystemer blive præsenteret.

5.Konklusion.

    Denne artikel har foreslået en procedure til at knytte effektelektroniske og elforsyningsnets pålidelighedsbegreber sammen. Pålideligheden af effektelektroniske konvertere er inkluderet i pålidelighedsanalyser af elforsyningsnet, hvilket kan være gavnligt for optimal beslutningstagning i forbindelse med planlægning, drift og vedligeholdelse af moderne elforsyningsnet. Den detaljerede pålidelighedsmodellering af effektelektronisk baserede elforsyningsnet er præsenteret fra enhedniveau op til systemniveau. Effekten af konverteres fejlrate på elforsyningsnets ydeevne er illustreret for forskellige anvendelser..

Kilde: IEEE Xplore

Erklæring: Respekt for originaliteten, godt indhold fortjener at deles, hvis der er krænkelse kontakt os for sletning.