本文關鍵詞：鉆井電機無位置傳感器控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鉆井作為石油開采的主要環(huán)節(jié),其效率亟需提升。傳統(tǒng)的螺桿鉆具及地面驅動的電動鉆具存在能耗大、效率低、機械傳動機構易損壞等缺點。井下多極直接驅動永磁無刷直流電機(BLDCM)因其效率,轉矩密度高、起動轉矩大、控制方法靈活,采用低速大力矩的永磁電機,且電機變頻箱隨同電機井下作業(yè),避免了高溫下最易損壞的齒輪減速裝置,減少了線路根數(shù),已成為國內(nèi)外石油行業(yè)及專家學者的研究熱點。但是傳統(tǒng)的BLDCM上安裝的轉子磁極位置檢測傳感器使得結構復雜、體積增大、可靠性降低,特別力矩電機對位置傳感器精度要求高,使得使用受限,成本增加。所以研究應用于井下直驅無刷直流鉆井電機(后稱鉆井電機)的無位置傳感器控制方法具有重要的意義。本文針對鉆井電機工作于低轉速,高溫高壓,受負載情況復雜等特點,進行了如下的研究與分析工作:首先介紹了課題背景、研究現(xiàn)狀及各無位置傳感器控制方法及其特點,建立了鉆井電機的數(shù)學模型,針對鉆井電機運行轉速低,選取適用于低轉速范圍的磁鏈函數(shù)法。通過分析電機導通時的一階微分方程,獲得電機轉子相關信息,之后進行數(shù)學運算處理得出與電機轉速無關的函數(shù)表達式,該表達式只與電機線電壓,電阻,電感相關。為降低表達式對參數(shù)的依賴性、計算量及計算誤差,消去電阻和電感項,只使用線電壓進行換相時刻的計算,提出了簡化的磁鏈函數(shù)法-Z函數(shù)法。為保證電機在起動時無反轉并可帶一定負載,在分析各無位置起動方法后選取轉子脈沖注入檢測法起動電機。同時為應對電機在受到突加負載仍能恢復至給定轉速,加入轉速閉環(huán)控制。通過在仿真軟件simulink下建立的鉆井電機系統(tǒng)模型,Z函數(shù)法及其控制策略在低轉速階段和突加負載情況下的參數(shù)變化及轉子位置檢測準確性得到了初步驗證,電機可成功運行。最后以鉆井電機樣機為主要被控對象,搭建了基于Z函數(shù)法的電機系統(tǒng)試驗平臺,并在給定轉速為60rpm和400rpm情況下對使用Z函數(shù)法的可行性及換相點獲取準確性等各項指標進行了試驗驗證。結果表明Z函數(shù)法只使用電機運行時導通相的線電壓計算換相時刻,可成功運行于鉆井電機上,降低了磁鏈函數(shù)法對電機參數(shù)的依賴性和DSP芯片運算量。
【關鍵詞】：無位置傳感器 無刷直流電機 鉆井電機 磁鏈函數(shù) 低轉速
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE927
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 BLDCM發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 BLDCM分類及構成10-12
• 1.2.2 BLDCM轉子信號獲取12-13
• 1.3 BLDCM無位置傳感器控制方法研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 反電動勢法13
• 1.3.2 電感法13-14
• 1.3.3 擴展卡爾曼濾波法14
• 1.3.4 滑模觀測器法14-15
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 鉆井電機及磁鏈函數(shù)法研究16-26
• 2.1 無刷直流電機工作原理16-19
• 2.2 鉆井電機數(shù)學建模19-21
• 2.3 磁鏈函數(shù)法的推導21-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第3章 鉆井電機無位置傳感器控制策略設計26-36
• 3.1 簡化后的磁鏈函數(shù)法26-29
• 3.2 無位置傳感器起動方法分析與選擇29-33
• 3.3 閉環(huán)控制器33-35
• 3.4 本章小結35-36
• 第4章 鉆井電機無位置傳感器控制系統(tǒng)軟硬件平臺36-45
• 4.1 鉆井電機控制系統(tǒng)硬件部分36-41
• 4.2 鉆井電機控制系統(tǒng)軟件部分41-44
• 4.3 本章小結44-45
• 第5章 鉆井電機無位置傳感器控制系統(tǒng)仿真與實驗45-58
• 5.1 鉆井電機控制系統(tǒng)仿真45-52
• 5.1.1 鉆井電機控制系統(tǒng)仿真平臺搭建45-48
• 5.1.2 仿真結果及分析48-52
• 5.2 鉆井電機控制系統(tǒng)實驗52-56
• 5.2.1 鉆井電機控制系統(tǒng)實驗平臺搭建52-53
• 5.2.2 電機運行在不同轉速下的Z函數(shù)53-55
• 5.2.3 不同容值濾波電容對母線電壓的影響55-56
• 5.3 本章小結56-58
• 結論與展望58-60
• 參考文獻60-64
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果64-65
• 致謝65

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李洪敏;井下增壓鉆井技術的新進展[J];石油科技論壇;2005年04期

2 郭書崗;;關于勝利鉆井技術發(fā)展的思考[J];硅谷;2009年03期

3 黃紅亮;;淺析中國石油鉆井技術的現(xiàn)狀及需求[J];中國石油和化工標準與質量;2011年11期

4 張秀蘭;;信息化背景下的鉆井技術應用初探[J];計算機光盤軟件與應用;2012年08期

5 賈樂;;國外綜合鉆井技術近況及發(fā)展方向[J];中國石油和化工標準與質量;2013年02期

6 劉芳;唐明月;;鉆井技術指標及鉆井時效性分析[J];科技傳播;2013年06期

7 尤小平;;鉆井技術新進展及發(fā)展趨勢分析[J];現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè);2013年09期

8 徐杰;;探討無意外風險鉆井技術概念及其發(fā)展方向[J];中國石油和化工標準與質量;2013年12期

9 郭玉強;;淺談優(yōu)快鉆井技術的特點與應用[J];科技創(chuàng)新導報;2013年13期

10 金賀志;彭慶巖;;現(xiàn)代鉆井技術發(fā)展與油氣資源勘探開發(fā)的趨勢研究[J];中國石油和化工標準與質量;2013年17期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姜偉;;現(xiàn)代綜合配套優(yōu)快鉆井技術在渤海的應用及21世紀展望[A];面向21世紀的科技進步與社會經(jīng)濟發(fā)展（下冊）[C];1999年

2 史基盛;;烏克蘭鉆井技術簡介及消化應用初探[A];礦山建設工程技術新進展——2009全國礦山建設學術會議文集（上冊）[C];2009年

3 單素華;韓玉璽;耿玉剛;張廣峰;;樁西古潛山區(qū)塊鉆井技術[A];黑魯石油學會鉆井新技術研討會論文集[C];2008年

4 韓烈祥;;21世紀鉆井技術的發(fā)展趨勢與四川鉆井技術的發(fā)展方向[A];面向21世紀的科技進步與社會經(jīng)濟發(fā)展（下冊）[C];1999年

5 易松林;;連續(xù)管高壓噴射溝槽輔助鉆井技術及其發(fā)展[A];2006年石油裝備學術研討會論文集[C];2006年

6 劉清友;瞿丹;黎偉;;連續(xù)管鉆井技術在國內(nèi)非常規(guī)氣開發(fā)中的應用[A];非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)裝備及應用技術研討會論文集[C];2011年

7 王曉建;劉志強;王承源;李恩濤;張斗群;;反井鉆井技術在硬巖中的應用[A];礦山建設工程新進展——2005全國礦山建設學術會議文集（上冊）[C];2005年

8 鄧平;陳楊;楊虎;周鵬高;李維軒;;新疆克拉美麗氣田裂縫性火山巖鉆井技術研究與應用[A];第二屆全國特殊氣藏開發(fā)技術研討會優(yōu)秀論文集[C];2013年

9 王貴紹;;煤層氣鉆井技術[A];河南地球科學通報2011年卷（下冊）[C];2011年

10 高可鈞;;我國鉆井技術的新發(fā)展[A];礦井建設與巖土工程技術新發(fā)展[C];1997年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;鉆井技術起源于中國[N];北京科技報;2005年

2 袁冰潔;鉆井技術“菜譜”日益豐富[N];中國石化報;2006年

3 劉勝旺 萬中權 華泉川;江漢鉆井應用成功垂直鉆井技術[N];中國石化報;2007年

4 記者　張貴志;共同推進鉆井技術發(fā)展[N];中國石油報;2006年

5 記者　劉曉飛 王明毅;我國部分鉆井技術躋身世界先進水平[N];中國石油報;2006年

6 張貴志;中國石油大港鉆井技術培訓中心揭牌[N];中國石油報;2007年

7 閆業(yè)軍　張強;勝利黃河鉆井打造品牌拓展市場[N];中國石化報;2009年

8 張可春 王金法 孫友;大練兵：接軌國際創(chuàng)名牌[N];中國石化報;2003年

9 記者 張貴志;鉆井承包商協(xié)會發(fā)揮紐帶作用[N];中國石油報;2003年

10 本報通訊員 那武生 呂晶;吐哈鉆井品牌是這樣打造的[N];中國石油報;2003年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 廖明燕;鉆井過程實時狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術研究[D];中國石油大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳達;涪陵頁巖氣井水平段井眼控制與經(jīng)濟評價[D];長江大學;2015年

2 戢能斌;吐哈復雜結構井鉆井技術研究[D];中國石油大學(華東);2014年

3 張宇昕;鉆井電機無位置傳感器控制研究[D];鄭州大學;2016年

4 張帆;鉆井風險管理知識集成與智能決策研究[D];西安石油大學;2012年

5 李云峰;基于本體的鉆井復雜情況監(jiān)控實例推理技術的研究[D];西安石油大學;2010年

6 趙文莊;塔中壓力敏感性儲層控壓鉆井技術研究[D];西南石油大學;2010年

7 王豐;大港油田埕海二區(qū)優(yōu)快鉆井技術研究與應用[D];長江大學;2013年

8 韓永明;勝利油田豐深區(qū)塊鉆井技術研究[D];中國石油大學;2007年

9 胡睿;鉆井復雜情況與事故診斷專家系統(tǒng)研究[D];中國石油大學;2010年

10 甘行健;元壩地區(qū)鉆井復雜情況分析及風險評價研究[D];長江大學;2014年

  本文關鍵詞：鉆井電機無位置傳感器控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：268324