Розроблення та комп’ютерне моделювання системи «Перетворювач частоти – асинхронний двигун» із застосуванням скалярного керування для приводу вентилятора - Іванов, Михайло Сергійович; Ivanov, Mykhailo (ЦНТУ, 2025)
Магістерська робота присвячена вирішенню актуального завдання підвищення енергоефективності та надійності промислових вентиляційних систем шляхом впровадження частотно-регульованого електроприводу. В роботі проведено аналіз методів керування асинхронним двигуном та обґрунтовано доцільність використання скалярного методу з квадратичною залежністю напруги від частоти для навантажень вентиляторного типу. Розроблено комплексну імітаційну модель системи «Випрямляч – Інвертор – Асинхронний двигун – Вентилятор» у середовищі MATLAB Simulink. Модель враховує нелінійність напівпровідникових елементів, дискретність ШІМ-сигналів та аеродинамічні характеристики навантаження. За результатами моделювання доведено переваги частотного пуску над прямим підключенням до мережі. Встановлено, що застосування розробленої системи дозволяє знизити пускові струми у 4,2 раза (з 155 А до 37,5 А) та зменшити пікові динамічні моменти у 4,7 раза (з 280 Н·м до 60 Н·м). Це сприяє усуненню просадок напруги в мережі та подовженню ресурсу механічного обладнання. Розглянуто питання охорони праці та електробезпеки при експлуатації частотних перетворювачів. The master's thesis is devoted to solving the urgent problem of improving the energy efficiency and reliability of industrial ventilation systems by implementing a variable frequency drive (VFD). The thesis analyzes methods of induction motor control and substantiates the feasibility of using the scalar control method with a quadratic dependence of voltage on frequency for fan-type loads. A complex simulation model of the "Rectifier – Inverter – Induction Motor –Fan" system has been developed in the MATLAB Simulink environment. Themodel takes into account the nonlinearity of semiconductor elements, the discrete nature of PWM signals, and the aerodynamic characteristics of the load. Based on the simulation results, the advantages of frequency-controlled starting over Direct Online (DOL) starting are proven. It is established that the application of the developed system allows for reducing starting currents by 4.2 times (from 155 A to 37.5 A) and decreasing peak dynamic torques by 4.7 times (from 280 N·m to 60 N·m). This contributes to the elimination of voltage dips in the grid and extends the service life of mechanical equipment. Issues of occupational health and electrical safety during the operation of frequency converters are also considered.
Development and computer modeling of the “Frequency converter – asynchronous motor” system using scalar control for fan drive
Keywords: асинхронний двигун; перетворювач частоти; скалярне керування; вентилятор; енергоефективність; плавний пуск; перехідні процеси; induction motor; variable frequency drive (VFD); scalar control; fan; MATLAB Simulink; energy efficiency; soft start; transient processes