Menggabungkan Kebolehpercayaan Pengubah Tukar Tenaga Elektronik ke dalam Analisis Kebolehpercayaan Sistem Tenaga Moden

IEEE Xplore

Medan: Standard Elektrik

Canada

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

1.Pendahuluan.

Modernisasi sistem tenaga listrik penting untuk pengiriman tenaga yang andal dan aman dengan jejak karbon rendah hingga nol. Hal ini memerlukan penerapan teknologi dan infrastruktur baru serta deregulasi sektor listrik. Beberapa teknologi yang sudah mapan memiliki peran penting dalam modernisasi sistem tenaga, termasuk sumber energi terbarukan, penyimpanan, sistem transmisi dan distribusi elektronik, dan mobilitas elektronik. Terutama, elektronik daya (PE) memainkan peran dasar dalam proses konversi energi dari teknologi-tekhnologi tersebut. Khususnya, menuju seratus persen energi terbarukan telah meningkatkan pentingnya PE dalam sistem tenaga masa depan.

2.Konsep Keandalan.

Keandalan didefinisikan sebagai kemampuan suatu sistem atau item untuk berfungsi di bawah kondisi yang diinginkan dalam periode waktu tertentu. Berdasarkan definisi ini, kinerja sistem/item harus dipertahankan dalam interval tertentu selama periode waktu target. Tergantung pada sistem, ukuran keandalan mungkin berbeda. Misalnya, dalam sistem berbasis misi, seperti pesawat luar angkasa, keandalan didefinisikan sebagai probabilitas bertahan selama periode misi target. Dengan demikian, waktu gagal pertama dengan probabilitas yang diinginkan harus lebih panjang dari periode misi target. Selain itu, dalam sistem/item yang dapat diperbaiki dengan kemungkinan pemeliharaan, kinerja diukur oleh ketersediaan sebagai indikator keandalannya. Dalam sistem/item ini, penting untuk menjaga mereka dalam keadaan operasi (tersedia) pada setiap saat, tidak peduli adanya kegagalan sebelumnya. Ini berarti bahwa sistem dapat diperbaiki kapan pun gagal, sehingga masalah utamanya adalah frekuensi kegagalan dan waktu nonaktif.

3.Pemodelan Keandalan Konverter.

Karakteristik kegagalan konverter, seperti sistem lainnya, mencakup tiga periode yaitu mortalitas bayi, umur pakai yang berguna, dan fase aus seperti yang ditunjukkan dalam Gambar. yang 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 terdistribusi secara eksponensial dalam umur pakai yang berguna dalam 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 Tenaga.

Keandalan sistem tenaga, yang disebut juga kecukupan, adalah ukuran kemampuan sistem untuk memenuhi persyaratan tenaga listrik dan energi pelanggan dalam batas teknis yang dapat diterima dengan mempertimbangkan kerusakan komponen. Ukuran utama yang digunakan dalam penilaian keandalan sistem tenaga adalah ketersediaan komponennya. Ketersediaan didefinisikan sebagai probabilitas bahwa suatu item berada dalam keadaan operasi pada setiap saat t dengan asumsi ia mulai beroperasi pada saat nol. Bagian ini akan menyajikan konsep umum ketersediaan komponen dengan laju kegagalan konstan dan berubah-ubah seiring waktu. Selain itu, keandalan sistem tenaga dan subsistemnya akan disajikan.

STATE SPACE .png

5.Kesimpulan.

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