Mengintegrasikan Keandalan Konverter Elektronika Daya ke dalam Analisis Keandalan Sistem Daya Modern

IEEE Xplore

Bidang: Standar Listrik

Canada

Artikel ini bertujuan untuk mengintegrasikan model keandalan konverter elektronik daya ke dalam analisis keandalan sistem daya. Keandalan konverter telah secara luas dieksplorasi pada tingkat perangkat dan konverter berdasarkan analisis kegagalan fisika. Namun, pengambilan keputusan optimal untuk desain, perencanaan, operasi, dan pemeliharaan konverter elektronik daya memerlukan pemodelan keandalan sistem level pada sistem daya berbasis elektronik daya. Oleh karena itu, artikel ini mengusulkan prosedur untuk mengevaluasi keandalan sistem daya berbasis elektronik daya dari tingkat perangkat hingga tingkat sistem.

1.Pendahuluan.

Modernisasi sistem tenaga listrik penting untuk penyediaan daya yang andal dan aman dengan jejak karbon rendah hingga nol. Hal ini membutuhkan penerapan teknologi dan infrastruktur baru serta deregulasi sektor listrik. Beberapa teknologi yang telah terbentuk memiliki peran signifikan dalam modernisasi sistem daya, termasuk sumber energi terbarukan, penyimpanan, sistem transmisi dan distribusi elektronik, dan mobilitas listrik. Khususnya, elektronik daya (PE) memainkan peran dasar dalam proses konversi energi teknologi tersebut. Secara khusus, beralih ke seratus persen energi terbarukan telah meningkatkan pentingnya PE di sistem daya masa depan.

2.Konsep Keandalan.

Keandalan didefinisikan sebagai kemampuan suatu sistem atau item untuk berfungsi dalam kondisi yang diinginkan dalam periode waktu tertentu. Menurut definisi ini, kinerja sistem/item harus dipertahankan dalam interval yang ditentukan selama periode waktu target. Bergantung pada sistem, ukuran keandalan mungkin berbeda. Misalnya, dalam sistem berbasis misi, seperti pesawat ruang angkasa, keandalan didefinisikan sebagai probabilitas bertahan selama periode misi target. Dengan demikian, waktu pertama kegagalan dengan probabilitas yang diinginkan harus lebih lama dari periode misi target. Selanjutnya, dalam sistem/item yang dapat diperbaiki/diperbaharui dengan kemungkinan pemeliharaan, kinerja diukur oleh ketersediaan sebagai indikator keandalannya. Dalam sistem/item ini, penting untuk menjadikannya dalam keadaan operasional (tersedia) pada setiap saat, terlepas dari kegagalan yang terjadi sebelumnya. Ini berarti bahwa sistem dapat diperbaiki setiap kali gagal, sehingga satu-satunya masalah adalah frekuensi kegagalan dan downtime.

3.Pemodelan Keandalan Konverter.

Karakteristik kegagalan konverter, seperti sistem lainnya, terdiri dari tiga periode, termasuk mortalitas bayi, umur guna, dan fase aus seperti yang ditunjukkan dalam Gambar. dikenal sebagai kurva bak mandi. Biasanya, kegagalan mortalitas bayi berkaitan dengan proses debugging dan manufaktur. Oleh karena itu, konverter akan mengalami kegagalan peluang acak dan aus selama operasi. Kegagalan peluang acak biasanya memiliki sumber eksternal seperti arus berlebih dan tegangan berlebih. Oleh karena itu, mereka dianggap sebagai kegagalan yang berdistribusi eksponensial dalam umur guna pada kurva bak mandi. Laju kegagalan yang sesuai biasanya diprediksi berdasarkan data keandalan historis dan pengalaman operasional.

Typical failure shape of an item known as bathtub curve.png

4.Keandalan Sistem Daya.

Keandalan sistem daya, yang dikenal sebagai kecukupan, adalah ukuran kemampuannya untuk memenuhi persyaratan daya listrik dan energi pelanggan dalam batas teknis yang dapat diterima dengan mempertimbangkan gangguan komponen. Ukuran utama yang digunakan dalam penilaian keandalan sistem daya adalah ketersediaan komponennya. Ketersediaan didefinisikan sebagai probabilitas bahwa suatu item berada dalam keadaan operasional pada setiap saat t dengan asumsi bahwa ia mulai beroperasi pada saat nol. Bagian ini akan menyajikan konsep umum ketersediaan komponen dengan laju kegagalan tetap dan bervariasi seiring waktu. Selain itu, keandalan sistem daya dan subsistemnya akan disajikan.

STATE SPACE .png

5.Kesimpulan.

Artikel ini telah mengusulkan prosedur untuk menghubungkan konsep keandalan elektronik daya dan sistem daya. Keandalan konverter elektronik daya diintegrasikan ke dalam analisis keandalan sistem daya, yang dapat bermanfaat untuk pengambilan keputusan optimal dalam perencanaan, operasi, dan pemeliharaan sistem daya modern. Pemodelan keandalan rinci sistem daya berbasis elektronik daya telah disajikan dari tingkat perangkat hingga tingkat sistem daya. Dampak laju kegagalan konverter terhadap kinerja sistem daya telah diilustrasikan untuk berbagai aplikasi.