La xarxa elèctrica s'està transformant amb la inclusió de diverses fonts de generació i noves càrregues. Aquesta transformació és possible gràcies a la tecnologia dels convertidors d'electrònica de potència Power electronics devices (PED).
Els PED són un actiu clau els quals, ajuden a unir el flux d'energia entre els sistemes de generació i les càrregues. Per tant, cal que aquests PED siguin fiables i estiguin dissenyats tenint en compte tots els possibles problemes que es poden produir durant el seu funcionament. La fiabilitat dels PED no només depèn del propi estat, sinó també dels sistemes connectats i les condicions ambientals.
Per exemple, una fallada provocada per una falta homopolar provocarà una càrrega potencialment insegura del PED. Tot i que es defineixen estàndards per fer funcionar els PED donada una avaria, la tensió introduïda al PED afecta a la seva vida útil o augmenta la taxa de fallada. Per tant, és essencial relacionar les proves de fiabilitat dels PED amb les avaries o pertorbacions del sistema connectat. En general, els procediments per provar la fiabilitat d'un subsistema en un sistema s'han de definir tenint en compte el comportament global del sistema.
Per això, s'estableixen estàndards i procediments de prova per dur a terme les proves de fiabilitat d'un sistema i dels subsistemes que interactua un PED. Tanmateix, és un repte definir un enfocament per avaluar la fiabilitat dels subsistemes connectats entre si dins d'un sistema. La causa, el tipus i el comportament de les avaries o pertorbacions varien segons l'aplicació, el nivell de potència, les condicions ambientals i les condicions de funcionament. Per exemple, no és el mateix un inversor integrat en un sistema de propulsió d'un VE i un inversor fotovoltaic (PV) que subministra l'energia generada a la xarxa elèctrica.
Les avaries en l'inversor d'un sistema de propulsió del vehicle elèctric es poden produir, per exemple, a causa de canvis en el perfil d'acceleració del conductor o per vibracions mecàniques que pateix el cotxe durant la conducció, mentre que en el cas del sistema de generació fotovoltaica, la possibilitat d'avaria o pertorbació per vibració mecànica és mínima. Una solució per determinar la fiabilitat dels PED pel que fa a la seva aplicació, nivell de potència, condicions ambientals i condicions de funcionament és l'adopció de proves de perfil basades en el que han de fer.
Tanmateix, aquesta solució és difícil d'aplicar en un escenari de sistemes complexos d'alimentació, ja que les proves de fiabilitat en aquests sistemes complexos se centren més en aspectes a nivell de sistema que en (sub)sistemes menys complexos, on els components individuals són molt més rellevants. Quan es considera la fiabilitat del sistema elèctric, la preocupació principal no rau en els subsistemes específics que hi ha dins, sinó en la capacitat global de garantir el subministrament a les càrregues connectades. A més, a curt termini, la fiabilitat del sistema elèctric s'especifica per la seva capacitat de suportar qualsevol interrupció o contingència. Si la fiabilitat del sistema d'alimentació cada cop depèn més d'un gran nombre de sistemes o subsistemes de nivell inferior en contrast amb les centrals elèctriques a gran escala, tindran un creixent impacte en la fiabilitat global del sistema.
Les actuals xarxes elèctriques incorporen cada cop més PED a causa de l'augment de la generació d'energia renovable. A part de les renovables, integrar electrolitzadors de major capacitat (de l'ordre de MW) amb sistemes d'emmagatzematge d'energia a gran escala i carregadors de vehicles elèctrics bidireccionals fan dia a dia més necessaris l'adopció dels PED en un sistema elèctric.
No obstant, els PED són un dels components més vulnerables del sistema elèctric, ja que són molt propensos a fallades de desgast. En general, el fabricant d'un PED defineix la vida útil segons condicions particulars de prova. Aquestes condicions podrien variar en un escenari de desplegament en temps real. Les tensions degudes a una pertorbació única o nova en el sistema d'alimentació introdueixen una nova fatiga al PED, que redueix la vida útil.
El pronòstic és una solució al problema, però requereix un desenvolupament detallat de models de control de condicions que incorporin múltiples paràmetres físics, mecànics o qualsevol altre. Desenvolupar procediments de prova de fiabilitat modificant els existents i identificant-ne els més adequats és una possible solució. A més, els procediments de prova també haurien de tenir com a objectiu caracteritzar els paràmetres que influiran en el funcionament del PED en funció del tipus de sistema o escenari en què s'ha pensat usar.
Font: Ramon Gallart
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada