Комп'ютерне проєктування та моделювання енергетичних систем у навчальному процесі
DOI:
https://doi.org/10.30977/VEIT.2025.27.0.4Ключові слова:
комп’ютерне моделювання, енергетичні системи, програмні комплекси, MATLAB, ANSYS, ETAP, PSCADАнотація
Проблема. Стаття висвітлює роль комп’ютерного моделювання в навчанні енергетиків. Описано програмні комплекси (MATLAB, ANSYS, ETAP, PSCAD) для аналізу та оптимізації енергосистем. Наведено приклади застосування, зокрема проєктування сонячних і зарядних станцій. Визначено переваги моделювання: економія ресурсів, точність аналізу. Наголошено на важливості цифрових технологій у підготовці фахівців зі сталого розвитку. Мета. Аналіз значення комп’ютерного проєктування та моделювання в підготовці фахівців з енергетики, вивчення сучасних програмних комплексів та оцінка їх впливу на ефективність освітнього процесу. Методологія. Дослідження базується на аналізі наукових джерел, порівнянні програм (MATLAB, ANSYS, ETAP, PSCAD), огляді кейсів та експериментальному моделюванні енергосистем. Оцінено вплив цифрових технологій на формування професійних навичок студентів. Результати. Підтверджено ефективність комп’ютерного моделювання у підготовці енергетиків. Проаналізовано програмні пакети (MATLAB, ANSYS, ETAP, PSCAD, HOMER Pro, Energy Plus) для моделювання та оптимізації енергосистем. Визначено переваги цифрових технологій: економія ресурсів, безризикове тестування, точність аналізу. Розглянуто кейси проєктування сонячних електростанцій, аналізу мережі, оптимізації охолодження та зарядних станцій. Інтеграція моделювання сприяє розвитку критичного мислення та аналітичних навичок. Оригінальність. Дослідження підкреслює важливість комп’ютерного моделювання в освіті енергетиків. Проаналізовано використання сучасних програм (MATLAB, ANSYS, ETAP, PSCAD) у навчальному процесі. Показано їхню роль в оптимізації енергосистем та розвитку критичних навичок. Наголошено на значенні моделювання для інновацій і міждисциплінарної співпраці. Інтеграція моделей зміцнює теоретичні знання й практичні навички. Практичне значення. Результати дослідження сприяють удосконаленню підготовки енергетиків. Інтеграція моделювання (MATLAB, ANSYS, ETAP, PSCAD) підвищує якість навчання без значного обладнання. Оптимізація курсів через інтерактивні завдання й проєкти корисна для освіти, науки та консультування.
Посилання
Багач, Р. В. (2024). Підвищення ефективності експлуатації автомобільного електротранспорту з використанням зарядних станцій постійного струму (Докторська дисертація, Харківський національний автомобільно-дорожній університет). Bahach, R. V. (2024). Pidvyshchennia efektyvnosti ekspluatatsii avtomobilnoho elektrotransportu z vykorystanniam zaryadnykh stantsii postijnoho strumu. [Improving the efficiency of electric vehicle operation using DC charging stations.] (Doctoral dissertation, Kharkivskyi natsionalnyi avtomobilno-dorozhnii universytet). https://dspace.khadi.kharkov.ua/handle/123456789/20343 [Ukrainian].
Гнатов, А., Аргун, Щ., Багач, Р., Гнатова, Г., Тарасова, В. ., & Ручка, О. (2021). Аналіз найбільш поширених методів визначення стійкості енергетичних систем. Vehicle and electronics. Innovative technologies, (20), 17-26. Hnatov, A., Arhun, S., Bagach, R., Hnatova, H., Tarasova, V., & Ruchka, O. (2021). Analiz naybilʹsh poshyrenykh metodiv vyznachennya stiykosti enerhetychnykh system. Vehicle and electronics. Innovative technologies [Analysis of the most common methods for determining the stability of energy systems] (Vehicle and electronics. Innovative technologies) https://doi.org/10.30977/VEIT.2021.20.0.02 [Ukrainian].
Нерубацький, В. П., Плахтій, О. А., Гордієнко, Д. А., Філіп’єва, М. В., & Багач, Р. В. (2023). Підвищення точності моделювання перехідних процесів і розрахунку втрат потужності напівпровідникових перетворювачів у програмному середовищі NI Multisim. Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті, 28(2), 22-35. Nerubatsʹkyy, V. P., Plakhtiy, O. A., Hordiyenko, D. A., Filipʺyeva, M. V., & Bahach, R. V. (2023). Pidvyshchennya tochnosti modelyuvannya perekhidnykh protsesiv i rozrakhunku vtrat potuzhnosti napivprovidnykovykh peretvoryuvachiv u prohramnomu seredovyshchi NI Multisim. Informatsiyno-keruyuchi systemy na zaliznychnomu transporti. [Increasing the accuracy of simulation of transient processes and calculation of power losses of semiconductor converters in the NI Multisim software environment] (Information and control systems in railway transport) https://doi.org/10.18664/ikszt.v28i2.283312 [Ukrainian]
Kassa Mersha, T., & Du, C. (2022). Active damping control of HEVs using Ansys and Matlab/Simulink software. Journal of Vibroengineering, 24(7),1340-1353. https://www.extrica.com/article/22511
Bhuiyan, M. S. R., El-Shahat, A., & Soloiu, V. (2019, April). Thermoelectric generator analysis through Ansys and matlab/simulink.In 2019 SoutheastCon (pp.1-5).IEEE. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9020528
Silas, A., Agyeman, K. I., Adetsi, P., & Agyei, F. O. (2025, February 19). The use of open-source software by library users in some private universities in Ghana. Seminars in Medical Writing and Education, 4, 666. Retrieved March 11, 2025, from https://mw.ageditor.ar/index.php/mw/article/view/666
Müller, B., Gardumi, F., & Hülk, L. (2018). Comprehensive representation of models for energy system analyses: Insights from the Energy Modelling Platform for Europe (EMP-E) 2017. Energy strategy reviews, 21, 82-87. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211467X18300154
Zhang, L., Liu, Y., Laili, Y., & Zhang, W. (2020). Model maturity towards modeling and simulation: Concepts, index system framework and evaluation method. International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing, 11(03), 2040001. https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S1793962320400012
Hnatov, A., Arhun, S., Hnatova, H., Bagach, R.,
Patlins, A., & Zabasta, A. (2021). Implementation of the double degree master's program on the example of the Erasmus project CybPhys. Proceedings of the 2021 IEEE 62nd International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (pp. 277-282). Riga, Latvia: Riga Technical University; Piscataway: IEEE. ISBN 978-1-6654-3805-6,e-ISBN978-1-6654-3804-9. https://www.researchgate.net/publication/358714378_Implementation_of_the_double_degree_master's_program_on_the_example_of_the_Erasmus_project_CybPhys
Mygal, V., Arhun, S., Hnatov, A., Bagach, R., & Kunicina, N. (2022, October). Methods for Diagnosing Vehicles by an Operator-Diagnostician. 2022 IEEE 63th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON) (pp. 1-6). https://www.researchgate.net/publication/366432772_Methods_for_Diagnosing_Vehicles_by_an_Operator-Diagnostician
Bahach R. Study of the efficiency of a charging station for electric vehicles using an active rectifier in a micro-grid system / Ruslan Bahach // Sustainable production and consumption in industry: challenges and opportunities : collection of scientific articles. – Dresden, 2024. –pp.126-133. http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/167810
Багач, Р. (2023). Дослідження акумуляторних блоків електромобілів та зарядних станцій на основі активного трифазного випрямляча струму. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології, (24), 62–71. Bahach, R. (2023). Doslidzhennia akumuliatornykh blokiv elektromobiliv ta zariadnykh stantsii na osnovi aktyvnoho tryfaznoho vypriamliacha strumu. [Research of battery units of electric vehicles and charging stations based on an active three-phase rectifier] Car and electronics. Modern technologies, (24), 62–71. https://dspace.khadi.kharkov.ua/items/6482ea9d-df14-40c7-9393-37aee29da84a [in Ukrainian].
Багач, Р.(2024).Підвищення електромагнітної сумісності і енергоефективності зарядної станції електромобілів. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології, (25), 53–62. Bahach, R. (2024). Pidvyshchennia elektromahnitnoi sumisnosti i enerhoefektyvnosti zaryadnoi stantsii elektromobiliv. [Improving electromagnetic compatibility and energy efficiency of electric vehicle charging stations.] Avtomobil i elektronika. Suchasni tekhnolohii, (25), 53–62. https://doi.org/10.30977/VEIT.2024.25.0.6 [Ukrainian].
Багач, Р. В., Гнатов, А. В., & Аргун, Щ. В. (2024). Імітаційне моделювання зарядного кон-тролера LTC4020 для літій-іонних акумуляторів. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології, (26), 25–35. Bahach, R. V., Hnatov, A. V., & Arhun, SHCH. V. (2024). Imitatsiyne modelyuvannya zaryadnoho kontrolera LTC4020 dlya litiy-ionnykh akumulyatoriv. [Simulation modeling of the LTC4020 charge controller for lithium-ion batteries] Avtomobil i elektronika. Suchasni tekhnolohii,(26),25–35. https://dspace.khadi.kharkov.ua/handle/123456789/23229 [Ukrainian]
Osmancik, T. (2023). Design and Simulation of Vehicle-to-Load System with Nissan Leaf (Doctoral dissertation, Concordia University). https://spectrum.library.concordia.ca/id/eprint/993203/
Оробчук, Б. Я., & Кіт, Н. Я. (2022). Дослідження режимів роботи моделі сонячної електростанції в пакеті MATLAB. Матеріали XI Міжнародної науково-практичної конференції молодих учених та студентів „Актуальні задачі сучасних технологій “, 84-85. Orobchuk, B., & Kit, N. (2022). Doslidzhennya rezhymiv roboty modeli sonyachnoyi elektrostantsiyi v paketi MATLAB. Aktualʹni zadachi suchasnykh tekhnolohiy, 84. [Study of operation modes of thesolar power plant model in the MATLAB package] (Actual Problems of Modern Technologies). https://elartu.tntu.edu.ua/bitstream/lib/39372/1/Zbirnyk_%D0%A1IIMT_2022.pdf#page=86 [Ukrainian].
ETAP. Software Comprehensive Software Suite (ETAP, SEE, Caneco) to Design, Build, Operate and Maintain Electrical Systems. (n.d.). https://etap.com/ru/product/load-flow-software
Ansys. Powering Innovation. That Drives Human Advancement. (n.d.). https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-maxwell
PSCAD. The world's most advanced tool for power systems EMT simulations. (n.d.). https://www.pscad.com/knowledge-base/article/462
Plakhtii, O., Prokhorova, V., Bagach, R., Zhuchenko, O., Yermilova, N., & Perets, K. (2023, October). Research of Accumulator Blocks of Electric Vehicles and Charging Station Based on Current Source Rectifier. In 2023 IEEE 4th KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek) (pp. 1-6). IEEE. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10312968
Tremblay, O., Dessaint, L. A., & Dekkiche, A. I. (2007, September). A generic battery model for the dynamic simulation of hybrid electric vehicles. In 2007 IEEE vehicle power and propulsion conference (pp. 284-289). Ieee. https://www.researchgate.net/publication/4342930_A_Generic_Battery_Model_for_the_Dynamic_Simulation_of_Hybrid_Electric_Vehicles
DS New Energy - Zhejiang DongShuo New Energy Co., Ltd. (n.d.). https://ua.dsisolar.com/info/7-most-popular-solar-pv-system-design-and-simu-34952960.html
Energy Plus .Chapter 5. Configuring programs for use with the BCVTB. (n.d.).https://simulationresearch.lbl.gov/bcvtb/releases/latest/doc/manual/tit-EnePluCon.xhtml
Bahach, R., & Bushara, M. (2024). Use of simulation technologies in the training of students for the diagnostics of electric vehicles nd charging stations. Automobile and Electronics. Modern Technologies, Proceedings of the IX International Scientific and Technical Internet Conference (Kharkiv, November 21-22, 2024) (pp. 158-160). Kharkiv: KhNADU
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Руслан Багач, Владислав Латвинський, Олександр Плахтій, Марина Філіп’єва
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
