Моделювання та аналіз енергоощадної роботи асинхронних двигунів систем вентиляції переробного підприємства - Кривенко, Сергій Михайлович; Kryvenko, Serhii (ЦНТУ, 2025)
Об'єкт дослідження – процеси перетворення енергії в системі частотно-регульованого асинхронного електроприводу вентиляційної установки. Предмет дослідження - математичні моделі та алгоритми енергоефективного керування асинхронним електроприводом вентиляційних систем. Мета роботи - підвищення енергетичної ефективності асинхронних електроприводів вентиляційних установок переробного виробництва шляхом математичного моделювання та аналізу енергоощадних режимів роботи з мінімізацією втрат. У першому розділі здійснено аналіз технологічних процесів переробного виробництва та вентиляційних потреб, досліджено енергетичні характеристики вентиляційних систем, класифіковано типи електроприводів та їх застосування. У другому розділі проаналізовано методи підвищення енергоефективності вентиляційних установок, виконано порівняльний аналіз традиційних та сучасних методів регулювання продуктивності. Розглянуто структури перетворювачів частоти та методи частотного керування. Досліджено алгоритми оптимального керування асинхронним електроприводом з мінімізацією втрат. У третьому розділі розроблено математичні моделі асинхронного двигуна в різних системах координат, побудовано математичну модель вентиляційного навантаження, досліджено математичну модель перетворювача частоти з широтно-імпульсною модуляцією. У четвертому розділі створено комплексну імітаційну модель системи частотнорегульованого асинхронного електроприводу вентиляційної установки в середовищі MATLAB/Simulink. Виконано синтез системи автоматичного керування тиском з ПІ-регулятором. Проведено моделювання перехідних процесів для різних режимів роботи, з урахуванням енергоощадних алгоритмів керування та мінімізації сумарних втрат потужності. У п'ятому розділі проаналізовано умови праці при монтажі та експлуатації вентиляційних систем, ідентифіковано шкідливі та небезпечні виробничі чинники, розроблено техніко-організаційні заходи та обґрунтовано засоби індивідуального захисту персоналу. The object of research is energy conversion processes in the system of a frequency-controlled asynchronous electric drive of a ventilation unit. The subject of research is mathematical models and algorithms for energy-efficient control of an asynchronous electric drive of ventilation systems. The purpose of the work is to increase the energy efficiency of asynchronous electric drives of ventilation units in processing production through mathematical modeling and analysis of energy-saving operating modes with minimization of losses. The first section analyzes the technological processes of processing production and ventilation needs, investigates the energy characteristics of ventilation systems, and classifies the types of electric drives and their applications. The second section analyzes methods for increasing the energy efficiency of ventilation units, and a comparative analysis of traditional and modern methods of regulating performance is performed. The structures of frequency converters and frequency control methods are considered. Algorithms for optimal control of an asynchronous electric drive with loss minimization are investigated. In the third section, mathematical models of an asynchronous motor in different coordinate systems are developed, a mathematical model of the ventilation load is constructed, and a mathematical model of a frequency converter with pulse-width modulation is investigated. In the fourth section, a comprehensive simulation model of a frequency-controlled asynchronous electric drive system of a ventilation unit is created in the MATLAB/Simulink environment. An automatic pressure control system with a PI regulator is synthesized. Transient processes were simulated for different operating modes, taking into account energy-saving control algorithms and minimizing total power losses. The fifth section analyzes working conditions during the installation and operation of ventilation systems, identifies harmful and dangerous production factors, develops technical and organizational measures, and justifies personal protective equipment for personnel.
Modeling and analysis of energy-efficient operation of asynchronous motors in ventilation systems of a processing plant
Keywords: асинхронний електропривод; вентиляційна система; частотне регулювання; математичне моделювання; asynchronous electric drive; ventilation system; frequency control; mathematical modeling; MATLAB/Simulink