学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

异步电机直接转矩控制在抽油机变频控制中的应用

作　者: 李鸿彪
导　师: 曼苏乐
学　校: 上海交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 异步电机 直接转矩控制 无速度传感器 抽油机 单位冲程能量
分类号: TM921.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 133次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


多年来,我国油田中普遍使用的游梁式抽油机由于配重不平衡等原因,大都运行在轻载或空载状态,使得电动机不但工作效率低下,电能浪费严重,而且功率因数低,对电网造成了很大的污染。本课题以抽油机节能为目的,以电动机作为控制对象,利用直接转矩控制技术和无速度传感器技术,设计了一种新的基于单位冲程能量的抽油机变频技术。论文首先综述了抽油机节能技术、直接转矩控制技术和无速度传感器技术的发展和研究现状。然后分为两大部分讨论,第一部分首先详细研究了传统直接转矩控制技术的原理,以及方便应用于直接转矩控制中无速度传感器技术,进一步分析了传统直接转矩控制技术的优缺点。然后针对其低频磁链辨识不准、转矩和磁链脉动大、电力电子器件开关频率不固定等缺点,论文通过改进磁链辨识方法、利用空间矢量调制和模糊速度调节器对传统直接转矩控制技术进行了改进。最后利用MATLAB/SIMULINK分别对传统直接转矩控制技术和改进直接转矩控制技术进行了仿真分析,从仿真结果可以看出改进直接转矩控制技术低频磁链辨识更准确,转矩和磁链脉动明显减小,电力电子器件开关频率固定。第二部分首先研究了抽油机的工作原理,分析了造成抽油机效率低下的原因。然后对抽油机正常工作时的各个部分的能量损耗进行了详细的分析,提出了单位冲程内采油量不变可以认为单位冲程内电机轴输出的能量不变的假设,并用现场数据对假设进行了验证。在这个假设基础上,应用直接转矩控制和无速度传感器的原理,设计了一种新的基于单位冲程能量的抽油机变频技术。该方案采用闭环控制,可以根据油井的工况,自动变频,使得每次冲程提升的石油量基本不变,提高抽油机的效率;而且不需要增加位移、载荷等传感器,方便对已有抽油机变频器进行升级,降低了改造成本。最后利用MATLAB/SIMULINK对这个方案进行了仿真验证,仿真结果证明,该方案具有良好的节能效果,达到了设计要求。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 本课题的背景和研究意义  9-10
  1.2 国内外的研究概况  10-17
    1.2.1 抽油机变频技术的研究现状  10-13
    1.2.2 直接转矩控制技术的研究现状  13-16
    1.2.3 无速度传感器技术的研究现状  16-17
  1.3 本课题的主要工作  17-19
第二章 直接转矩控制原理  19-36
  2.1 异步电动机的数学模型  19-24
    2.1.1 异步电动机在三相ABC 坐标下的数学模型  19-21
    2.1.2 异步电动机在两相静止αβ坐标系下的数学模型  21-22
    2.1.3 异步电动机在两相旋转dq 坐标系下的数学模型  22-24
  2.2 直接转矩控制基本原理  24-31
    2.2.1 电磁转矩控制原理  24-25
    2.2.2 逆变器开关状态与定子电压空间矢量  25-27
    2.2.3 定子磁链和电磁转矩控制  27-29
    2.2.4 磁链观测  29-31
  2.3 无速度传感器技术  31-35
    2.3.1 直接计算法  31-32
    2.3.2 模型参考自适应（MRAS）  32-35
  2.4 本章小结  35-36
第三章 改进的直接转矩控制系统  36-47
  3.1 新的磁链辨识方法  36-38
  3.2 基于空间矢量调制的直接转矩控制  38-43
    3.2.1 直接转矩控制转矩脉动分析  38
    3.2.2 空间矢量调制算法的实现  38-41
    3.2.3 参考电压矢量的计算  41-43
  3.3 模糊速度调节器  43-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章 直接转矩控制系统的仿真研究  47-62
  4.1 传统直接转矩控制系统的仿真  47-53
    4.1.1 传统直接转矩控制系统仿真建模  47-51
    4.1.2 传统直接转矩控制系统仿真分析  51-53
  4.2 改进的直接转矩控制系统的仿真  53-61
    4.2.1 新的磁链辨识模型的仿真  53-54
    4.2.2 无速度传感器的仿真  54-56
    4.2.3 基于空间矢量调制的直接转矩控制系统的仿真  56-59
    4.2.4 基于模糊速度调节器的直接转矩控制系统的仿真  59-61
  4.3 本章小结  61-62
第五章 基于单位冲程能量的抽油机变频控制  62-71
  5.1 游梁式抽油机的抽油原理  62-63
  5.2 抽油机机械部分损耗分析  63-68
    5.2.1 皮带传动损失  64-65
    5.2.2 减速箱损失  65-66
    5.2.3 四连杆机构的功率损失  66-67
    5.2.4 现场数据验证  67-68
  5.3 抽油机变频控制原理  68-70
  5.4 本章小结  70-71
第六章 基于单位冲程能量的抽油机变频控制仿真分析  71-77
  6.1 新方案的仿真建模  71-73
  6.2 仿真分析  73-76
  6.3 本章小结  76-77
第七章 结论与展望  77-79
  7.1 本文总结  77-78
  7.2 进一步的研究和展望  78-79
参考文献  79-82
致谢  82-83
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  83-85

相似论文

  1. 电动车用复合结构永磁同步电机系统的仿真研究,TM341
  2. 矿用电动机软起动器实验装置设计,TM343.2
  3. 基于Simplorer的电动机节能控制技术仿真研究,TM343
  4. 无传感器双馈异步风力发电机直接转矩控制,TM315
  5. 定子磁场定向无速度传感器矢量控制系统研究,TP212
  6. 单元串联式高压变频器的直接磁场定向控制系统的研究,TM921.51
  7. 异步电机无速度传感器直接转矩控制系统的设计与实现,TM343
  8. 基于自适应算法的变频器控制系统研究,TM921.51
  9. 基于FPGA无速度传感器矢量控制系统的研究,TP212
  10. 油田抽油机智能节能控制系统,TE933.1
  11. 抽油机减速器加载测试系统的研究,TE933.1
  12. 孤岛油田聚合物驱抽油机井系统效率分析研究,TE933.1
  13. 基于EKF无速度传感器矢量控制系统的研究,TM34
  14. 基于MRAS异步电机无速度传感器矢量控制系统的研究,TM343
  15. 基于滑模变结构PMSM无速度传感器直接转矩控制,TM341
  16. 双PWM变频器及其控制策略研究,TM921.51
  17. 抽油机电机能量平衡理论与试验研究,TE933.1
  18. 全平衡抽油机设计,TE933.1
  19. 抽油机传动效率与负载变化规律研究,TE933.1
  20. 异步起动稀土永磁电动机起动性能的研究,TM341

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电力拖动（电气传动） > 控制系统 > 变频控制系统
© 2012 www.xueweilunwen.com