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MMC기반의 전압형 HVDC 밸브의 여유율 결정
The Valve Redundancy Determination for HVDC Converter based on Modular Multilevel Converter 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.21 no.4, 2016년, pp.328 - 334  

김찬기 (KEPRI) ,  최순호 (KEPRI) ,  강지원 (KEPRI) ,  윤용범 (KEPRI)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper examines the reliability of a VSC-HVDC valve based on a modular multilevel converter (MMC) HVDC system. The main objective of this paper is to determine the redundancy of the MMC valve. Several prediction methods are introduced, but the binomial failure method is selected to be used. To d...

주제어

#Reliability   #HVDC Valve module redundancy   #MMC(Modular Multilevel Converter)  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 MMC기반의 전압형 HVDC시스템의 밸브의 마진 개수를 결정하는 방법을 시스템의 신뢰도에 바탕을 둔 방법을 이용하였다. 본 논문에서 제시하는 방법은 고장데이터를 이용해서 시스템의 신뢰도를 구하고, 신뢰도에 바탕을 둔 이항분포함수를 이용하여 MMC기반의 전압형 HVDC시스템의 밸브 마진을 구하였다.
  • 본 논문은 전력전자시스템의 수명(Life Cycle)과 관련된 논문으로써 MMC기반의 전압형 HVDC 밸브의 마진을 결정하는 내용을 담고 있다. 일반적으로 전력전자 시스템의 신뢰도는 이항정리(Binomial Distribution)모델을 사용하나, MMC와 같이 수백 개의 밸브의 경우에는 계산이 어렵기 때문에 본 논문에서는 이항정리를 드므와브르 함수로 변형하여 신뢰도를 구하였으며, 계산된 신뢰도를 바탕으로 하여 MMC기반의 전압형 HVDC 밸브의 마진을 결정하였다.
  • 현재 MMC기반의 전압형 HVDC는 서브모듈의 개수를 증가시킴으로써 용량을 증가시킬 수 있기 때문에 전압형 HVDC 시스템의 기본 Topology로 자리잡고 있다. 이때, 서브모듈의 개수를 결정할 때 단순히 정격전압과 서브모듈의 정격전압을 가지고 계산하는 것이 아니라 고장율과 유지보수율을 고려하여 밸브의 추가적인 마진을 계산하는 것이 본 논문의 주제이다.

가설 설정

  • ○ 소자레벨에서, 각각의 소자의 고장률은 useful life 기간 동안 일정하다고 가정한다.○ 시스템은 모든 소자나 서브시스템이 직렬구조로 되어 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
신뢰도란 무엇인가? 신뢰도는 시스템의 구성요소가 정해진 기간 동안 주어진 운전환경에서 처음 설계된 기능을 안정적으로 수행하는 확률로 정의된다. “신뢰도 함수 R(t)는 시스템이 간격시간 [0,t]동안 고장없이 작동할 확률”이다.
시스템의 사용주기는 어떻게 나뉠 수 있는가? 시스템 구성요소의 고장률은 “시간이 경과된 이후 고장율”을 말하는 것으로 그림 1은 시간의 함수에 대한 일반적인 고장률에 대한 곡선을 보여준다. 시스템의 사용주기는 크게 3가지 영역으로 나뉠 수 있는데, 번-인 기간(Burn in Period), 유효수명기간(Useful Life Period), 웨어-아웃 기간(Wear Out Period)으로 구성된다. 시스템이 소자들이 다양한 시험을 통과하였고, 사용 전에 충분히 테스트를 통과하였음에도 불구하고 설계나 생산 과정에서 발견하지 못한 시스템 결함은 번-인 기간에서높은 고장률로 나타나고 있으며, 시스템이 안정화(유효 수명기간)가 되면 고장율은 급격히 감소하게 된다.
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참고문헌 (14)

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  5. P. Wikstrom, L. A. Terens, and H. Kobi, "Reliability, availability, and maintainability of high-power variable-speed drive systems," IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 36, No. 1, pp. 231-241, Jan./Feb. 2000. 

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  6. E. Strangas, S. Aviyente, J. Neely, and S. Zaidi, "Improving the reliability of electrical drives through failure prognosis," in Proc. IEEE Int. Symp. Diagn. Electron. Mach., Power Electron. Drives, pp. 172-178, Sep. 2011. 

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  14. S. S. Smater and A. D. Dominguez-Garcia, "A unified framework for reliability assessment of wind energy conversion systems," in Proc. Power Energy Soc. Gen. Meet., pp. 1-4, 2010. 

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