Розробка та дослідження в MATLAB моделі системи ПЧ-АД із скалярним керуванням для вентилятора
Автор: Дмитрик Сергій Богданович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Сучасні промислові підприємства дедалі більше орієнтуються на енергозбереження та вдосконалення робочих процесів. Важливим напрямом застосування новітніх технологій є системи вентиляції, де для стабільного функціонування використовуються промислові вентилятори. Для підвищення ефективності таких систем часто застосовують електроприводи з частотними перетворювачами для асинхронних двигунів із використанням методу скалярного керування. Цей підхід дозволяє регулювати частоту подачі живлення двигуна, що забезпечує оптимізацію роботи промислових вентиляторів, зменшує енерговитрати та підвищує ефективність усієї системи. Дослідження та проектування моделі системи з частотним перетворювачем для промислових вентиляторів є важливим і актуальним завданням. Розробка таких систем сприятиме підвищенню енергетичної ефективності, стабільності роботи вентиляторного обладнання та адаптивності до змін у режимах роботи. У перспективі це також відкриє нові можливості для модернізації систем водопостачання та водовідведення. Системи вентиляції грають ключову роль в забезпеченні комфортних та безпечних умов у будівлях різного типу ? від житлових і офісних приміщень до промислових підприємств і торгових центрів. Вони забезпечують рух повітря, його фільтрацію, охолодження, підігрів та контроль вологості. Ефективна робота вентиляційних систем є критичною не тільки для комфортного проживання, але й для енергозбереження, оскільки ці системи можуть складати до 40% загального енергоспоживання будівлі. Сучасні технології управління вентиляційними системами, зокрема застосування перетворювачів частоти (ПЧ) та асинхронних двигунів, стали незамінними для забезпечення гнучкості, надійності й енергоефективності їх роботи. У даному огляді розглянемо загальні аспекти систем вентиляції, основи роботи асинхронних двигунів і застосування перетворювачів частоти для керування ними. Застосування перетворювачів частоти в системах вентиляції є ефективним способом покращення продуктивності, зниження енергоспоживання і підвищення надійності систем. Вентиляційні системи, оснащені ПЧ та асинхронними двигунами, забезпечують більш точний контроль повітряного потоку, тривалий термін служби обладнання і зниження витрат на обслуговування. Таким чином, інтеграція сучасних технологій управління у вентиляційні системи є незамінним кроком для створення енергоефективних будівель та промислових об’єктів. В першому розділі пояснювальної записки розглянуто загальні відомості про систему перетворювач частоти – асинхронний двигун зі скалярним керуванням. Особлива увага приділена надійності та тривалому терміну служби приводу, енергоефективності та низькій вартості обслуговування. Об’єкт дослідження – електропривод перетворювач частоти з асинхронним двигуном та з промисловим вентилятором. Предмет дослідження – перехідні процеси в електроприводі перетворювач частоти з асинхронним двигуном та з промисловим вентилятором, зокрема запуск від джерела постійної напруги, випрямляча, плавний запуск. Мета дослідження: розробити ефективну модель системи ПЧ-АД з скалярним керуванням промислового вентилятора. В другому розділі розглянуто роль перетворювача частоти у системі вентиляції. Одна з ключових функцій частотного перетворювача ? це можливість плавно регулювати частоту обертання вентиляторів. Це дозволяє варіювати продуктивність системи вентиляції залежно від поточних потреб, що забезпечує більшу гнучкість і адаптивність системи. Крім того можна динамічно змінювати швидкість обертання залежно від температури або об’єму повітря в приміщенні. В третьому розділі розглянута розробка в MATLAB моделі перетворювача частоти зі скалярним керуванням з асинхронним двигуном та вентилятором в MATLAB. В четвертому розділі здійснено дослідження моделі перетворювача частоти зі скалярним керуванням з асинхронним двигуном та вентилятором в MATLAB в режимі запуску та усталеної роботи. Ключові слова: перетворювач частоти, асинхронний двигун, скалярне керування, модель. Перелік використаних літературних джерел: 1. Shashank S. & P. Pillai (2023). "Optimization of Scalar Control in VSDs for Efficient Fan Applications," IEEE Access. 2. T. Reddy & P. Nair (2022). "Improving Efficiency with Adaptive V/F Control," Renewable Energy Technology Journal. 3. G. Kim & K. Park (2023). "Dynamic Modeling of IMs for Enhanced Speed Control," Springer Electrical Systems. 4. D. Shirokov (2023). "Adaptive Controllers in Variable Speed Drives," International Journal of Electrical Power & Energy Systems.