Спрощене моделювання тиристорного асинхронного електроприводу
Ключові слова:
Ключові слова: асинхронний електропривод, електромеханічна система, тиристорний перет-ворювач, моделювання, спрощена модель, критична енергетична інфраструктура, зовнішні негативні впливи, ієрархічне моделювання.
Анотація
Анотація. У роботі розроблено спрощену модель асинхронного електроприводу з тиристорним перетворювачем напруги, орієнтовану на баланс між точністю розрахунків та обчислювальною ефективністю. Вихідна напруга перетворювача представляється набором гармонік, що подаються на асинхронний двигун, що виключає необхідність детального моделювання комутаційних процесів кожного вентиля. Такий підхід дозволяє використовувати як повну модель двигуна, так і апроксимуючу, зберігаючи симетрію машини та основні характеристики досліджуваних режимів. Особливу увагу приділено моделюванню джерела живлячих напруг і розробці методів визначення фази струму статора. Розглянуто два підходи: визначення еквівалентної фази за активною та реактивною складовими еквівалентного опору та обчислення миттєвої фази за проекціями фазних струмів та напруг. Наведено структурні схеми моделей для розрахунку статичних характеристик та динамічних режимів, включаючи пуск, реверс та зміни кутів керування вентилів. Запропонована модель дозволяє досліджувати динаміку струмів та моменту при полігармонійному живленні, враховуючи вплив вищих гармонік та фазових зрушень, а також інтегрується із системами автоматизації. Результати роботи демонструють, що спрощені моделі асинхронного тиристорного електроприводу можуть бути ефективним інструментом як для аналізу, так і для синтезу тиристорних електромеханічних систем.
Посилання
1. Malyar, V.S., O. Ye. Hamola and Maday, V.S. (2020). MODELLING OF DYNAMIC MODES OF AN INDUCTION ELECTRIC DRIVE AT PERIODIC LOAD. Electrical Engineering & Electromechanics, 0(3), pp.9–14. doi:https://doi.org/10.20998/2074-272x.2020.3.02.
2. Sivokobylenko, V. F. (2017). Mathematical modeling of an asynchronous electric drive with a deep-slot rotor at an asymmetric supply voltage [Matematychne modelyuvannya asynkhronnoho elektropryvodu z hlybokopaznym rotorom pry nesymetrychniy napruzi zhyvlennya]. [online] Kharkov.ua. Available at: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/34038 [Accessed 20 Febr. 2026].
3. Fachini, F., Marcelo de Castro, Tetiana Bogodorova and Vanfretti, L. (2024). Modeling of Induction Motors and Variable Speed Drives for Multi-Domain System Simulations Using Modelica and the OpenIPSL Library. Electronics, 13(9), pp.1614–1614. doi:https://doi.org/10.3390/electronics13091614.
4. Klepykov, V. B. and Banev, Ye. F. (2010). Modeling of an energy-saving electric drive of the subway using the system of a thyristor voltage converter - an asynchronous motor with fuzzy regulation. [online] 18th Int. Scient.-Pract. Conf. "Information Technologies: Science, Engineering, Technology, Education, Health" (MicroCAD–2010) [Мodelyuvannya enerhozberihayuchoho elektropryvodu metropolitenu za systemoyu tyrystornyy peretvoryuvach napruhy – asynkhronnyy dvyhun z fazzi rehulyuvannyam. [online] 18-a Mizhnar. nauk.-prakt. konf. «Informatsiyni tekhnolohiyi: nauka, tekhnika, tekhnolohiya, osvita, zdorov'ya» (MicroCAD–2010)]. Kharkiv: NTU "KhPI", (2), p.164–164. Available at: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/23203 [Accessed 20 Febr. 2026].
5. Teriaiev, V.І. and Dovbyk, А.Yu. (2020). SPECIAL CONSIDERATIONS FOR THE MATHEMATICAL MODELING AND CONTROL OF THE MULTISECTIONAL ASYNCHROOUS MOTOR (Eng). Scientific Works of Vinnytsia National Technical University, (4). doi:https://doi.org/10.31649/2307-5392-2020-4-25-31.
6. Kypensky, A. V. and Korol, Ye. I. (2019). Modelling of processes in the AC-voltage three-phase thyristor converter with phase-step regulation of output power. Bulletin of NTU ‘Kharkiv Polytechnic Institute’ Series: Electrical Machines and Electromechanical Energy Conversion, 0(20 (1345)), pp.84–91. doi:https://doi.org/10.20998/2409-9295.2019.20.12.
7. Jafar, A.S., Abdullah Salman, G. and Ismael, A. issa (2023). Dynamic Simulation of Three Phase Induction Machines Based on Reduced Order Model for Power Systems Analysis. Diyala Journal of Engineering Sciences, pp.134–141. doi:https://doi.org/10.24237/djes.2023.16212.
8. Perdukova, D. and Fedor, P. (2014). A Model-Based Fuzzy Control of an Induction Motor. Advances in Electrical and Electronic Engineering, 12(5). doi:https://doi.org/10.15598/aeee.v12i5.1229.
9. Konuhova, M. (2025). Induction Motor Dynamics Regimes: A Comprehensive Study of Mathematical Models and Validation. Applied Sciences, [online] 15(3), pp.1527–1527. doi:https://doi.org/10.3390/app15031527.
10. Marushchak, Ya. and Pavlish, V. (2021). Comparative analysis of systems thyristor voltage converter - induction motor with serial and parallel correction [Porivnyalʹnyy analiz system tyrystornyy peretvoryuvach napruhy - asynkhronnyy dvyhun z poslidovnym ta paralelʹnym koryhuvannyam]. Journal of electrical power and electromechanical systems [Zhurnal elektroenerhetychni ta elektromekhanichni systemy], pp.62–73. doi:https://doi.org/10.23939/sepes2021.01.061.
11. Lobov, V.I. and Lobova, K.V. (2017). THE THYRISTOR CONVERTER INFLUENCE ON THE PULSATIONS OF THE ELECTROMAGNETIC TORQUE OF THE INDUCTION MOTOR AT PARAMETRICAL CONTROL. Electrical Engineering & Electromechanics, 0(4), pp.34–41. doi:https://doi.org/10.20998/2074-272x.2017.4.06.
12. Harumwidiah, A. and Kurniawan, A. (2016). MODELING AND ANALYSIS OF AC-AC SOFT STARTER FOR INDUCTION MOTOR BASED ON THYRISTOR AND IGBT. ASEAN Journal of Systems Engineering, 3(2), p.60. doi:https://doi.org/10.22146/ajse.v3i2.17161.
13. Boiko, A., Besarab, O. and Plis, V. (2022). PECULIARITIES OF MATHEMATICAL MODELING OF AN INDUCTION MOTOR TAKING INTO ACCOUNT ITS NONLINEARITIES. Odes’kyi Politechnichnyi Universytet Pratsi, 2(66), pp.32–43. doi:https://doi.org/10.15276/opu.2.66.2022.04.
14. Petrov, L.P., Ladenzon, V.A., Podzolov, R.G. and Yakovlev, A.V. (1997). Modeling of asynchronous electric drives with thyristor control [Modelyuvannya asynkhronnykh elektropryvodiv z tyrysto-rnym keruvannyam]. Kyiv: Higher Education [Vyshcha Osvita], p.158.
15. Tolochko, O. I. (2016). Modeling of electromechanical systems. Mathematical modeling of asynchronous electric drive systems: a textbook [Modelyuvannya elektromekhanichnykh system. Matematychne modelyuvannya system asynkhronnoho elektropryvodu: navchalʹnyy posibnyk]. Kyiv: NTUU "KPI", p.150.
16. Andryushchenko, O. A., Boyko, A. O. and Beresan, O. O. (2013). Mathematical modeling of the TPN–AD electric drive system in the Matlab Simulink packageх [Matematychne modelyuvannya systemy elektropryvodu TPN–AD u paketi Matlab Simulink]. [online] Available at: https://www.dstu.dp.ua/Portal/Data/74/66/15st-11.pdf [Accessed 20 Febr. 2026].
17. Boyko, A. O. (2024). Stability issues and special operating modes of an asynchronous electric drive with TPN: monograph [Pytannya stiykosti ta spetsialʹni rezhymy roboty asynkhronnoho elektropryvodu z TPN: monohrafiya]. Dspace.opu.ua, [online] pp.1–138. Available at: http://dspace.opu.ua/jspui/handle/123456789/14593 [Accessed 20 Febr. 2026]
2. Sivokobylenko, V. F. (2017). Mathematical modeling of an asynchronous electric drive with a deep-slot rotor at an asymmetric supply voltage [Matematychne modelyuvannya asynkhronnoho elektropryvodu z hlybokopaznym rotorom pry nesymetrychniy napruzi zhyvlennya]. [online] Kharkov.ua. Available at: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/34038 [Accessed 20 Febr. 2026].
3. Fachini, F., Marcelo de Castro, Tetiana Bogodorova and Vanfretti, L. (2024). Modeling of Induction Motors and Variable Speed Drives for Multi-Domain System Simulations Using Modelica and the OpenIPSL Library. Electronics, 13(9), pp.1614–1614. doi:https://doi.org/10.3390/electronics13091614.
4. Klepykov, V. B. and Banev, Ye. F. (2010). Modeling of an energy-saving electric drive of the subway using the system of a thyristor voltage converter - an asynchronous motor with fuzzy regulation. [online] 18th Int. Scient.-Pract. Conf. "Information Technologies: Science, Engineering, Technology, Education, Health" (MicroCAD–2010) [Мodelyuvannya enerhozberihayuchoho elektropryvodu metropolitenu za systemoyu tyrystornyy peretvoryuvach napruhy – asynkhronnyy dvyhun z fazzi rehulyuvannyam. [online] 18-a Mizhnar. nauk.-prakt. konf. «Informatsiyni tekhnolohiyi: nauka, tekhnika, tekhnolohiya, osvita, zdorov'ya» (MicroCAD–2010)]. Kharkiv: NTU "KhPI", (2), p.164–164. Available at: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/23203 [Accessed 20 Febr. 2026].
5. Teriaiev, V.І. and Dovbyk, А.Yu. (2020). SPECIAL CONSIDERATIONS FOR THE MATHEMATICAL MODELING AND CONTROL OF THE MULTISECTIONAL ASYNCHROOUS MOTOR (Eng). Scientific Works of Vinnytsia National Technical University, (4). doi:https://doi.org/10.31649/2307-5392-2020-4-25-31.
6. Kypensky, A. V. and Korol, Ye. I. (2019). Modelling of processes in the AC-voltage three-phase thyristor converter with phase-step regulation of output power. Bulletin of NTU ‘Kharkiv Polytechnic Institute’ Series: Electrical Machines and Electromechanical Energy Conversion, 0(20 (1345)), pp.84–91. doi:https://doi.org/10.20998/2409-9295.2019.20.12.
7. Jafar, A.S., Abdullah Salman, G. and Ismael, A. issa (2023). Dynamic Simulation of Three Phase Induction Machines Based on Reduced Order Model for Power Systems Analysis. Diyala Journal of Engineering Sciences, pp.134–141. doi:https://doi.org/10.24237/djes.2023.16212.
8. Perdukova, D. and Fedor, P. (2014). A Model-Based Fuzzy Control of an Induction Motor. Advances in Electrical and Electronic Engineering, 12(5). doi:https://doi.org/10.15598/aeee.v12i5.1229.
9. Konuhova, M. (2025). Induction Motor Dynamics Regimes: A Comprehensive Study of Mathematical Models and Validation. Applied Sciences, [online] 15(3), pp.1527–1527. doi:https://doi.org/10.3390/app15031527.
10. Marushchak, Ya. and Pavlish, V. (2021). Comparative analysis of systems thyristor voltage converter - induction motor with serial and parallel correction [Porivnyalʹnyy analiz system tyrystornyy peretvoryuvach napruhy - asynkhronnyy dvyhun z poslidovnym ta paralelʹnym koryhuvannyam]. Journal of electrical power and electromechanical systems [Zhurnal elektroenerhetychni ta elektromekhanichni systemy], pp.62–73. doi:https://doi.org/10.23939/sepes2021.01.061.
11. Lobov, V.I. and Lobova, K.V. (2017). THE THYRISTOR CONVERTER INFLUENCE ON THE PULSATIONS OF THE ELECTROMAGNETIC TORQUE OF THE INDUCTION MOTOR AT PARAMETRICAL CONTROL. Electrical Engineering & Electromechanics, 0(4), pp.34–41. doi:https://doi.org/10.20998/2074-272x.2017.4.06.
12. Harumwidiah, A. and Kurniawan, A. (2016). MODELING AND ANALYSIS OF AC-AC SOFT STARTER FOR INDUCTION MOTOR BASED ON THYRISTOR AND IGBT. ASEAN Journal of Systems Engineering, 3(2), p.60. doi:https://doi.org/10.22146/ajse.v3i2.17161.
13. Boiko, A., Besarab, O. and Plis, V. (2022). PECULIARITIES OF MATHEMATICAL MODELING OF AN INDUCTION MOTOR TAKING INTO ACCOUNT ITS NONLINEARITIES. Odes’kyi Politechnichnyi Universytet Pratsi, 2(66), pp.32–43. doi:https://doi.org/10.15276/opu.2.66.2022.04.
14. Petrov, L.P., Ladenzon, V.A., Podzolov, R.G. and Yakovlev, A.V. (1997). Modeling of asynchronous electric drives with thyristor control [Modelyuvannya asynkhronnykh elektropryvodiv z tyrysto-rnym keruvannyam]. Kyiv: Higher Education [Vyshcha Osvita], p.158.
15. Tolochko, O. I. (2016). Modeling of electromechanical systems. Mathematical modeling of asynchronous electric drive systems: a textbook [Modelyuvannya elektromekhanichnykh system. Matematychne modelyuvannya system asynkhronnoho elektropryvodu: navchalʹnyy posibnyk]. Kyiv: NTUU "KPI", p.150.
16. Andryushchenko, O. A., Boyko, A. O. and Beresan, O. O. (2013). Mathematical modeling of the TPN–AD electric drive system in the Matlab Simulink packageх [Matematychne modelyuvannya systemy elektropryvodu TPN–AD u paketi Matlab Simulink]. [online] Available at: https://www.dstu.dp.ua/Portal/Data/74/66/15st-11.pdf [Accessed 20 Febr. 2026].
17. Boyko, A. O. (2024). Stability issues and special operating modes of an asynchronous electric drive with TPN: monograph [Pytannya stiykosti ta spetsialʹni rezhymy roboty asynkhronnoho elektropryvodu z TPN: monohrafiya]. Dspace.opu.ua, [online] pp.1–138. Available at: http://dspace.opu.ua/jspui/handle/123456789/14593 [Accessed 20 Febr. 2026]
Опубліковано
2026-05-31
Розділ
Автоматизовані електромеханічні системи
