本文關(guān)鍵詞：抽油機(jī)驅(qū)動用SRM的節(jié)能與振動抑制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著石油能源的日益減少和節(jié)能意識的逐步增強(qiáng),提高抽油機(jī)工作效率和降低電能損耗是油田開采的發(fā)展趨勢,抽油機(jī)與驅(qū)動電機(jī)的合理匹配是降低油田開采成本的有效措施之一。開關(guān)磁阻電機(jī)(Switched Reluctance Motor,SRM)具有起動電流小、起動力矩大、功率因數(shù)高、結(jié)構(gòu)牢固簡單、易于調(diào)速等優(yōu)點,適合用作抽油機(jī)驅(qū)動電機(jī),越來越多的應(yīng)用在油田開采場合。本文以游梁式抽油機(jī)用SR電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)為研究對象,介紹了游梁式抽油機(jī)的力矩特性和SR電機(jī)的電磁特性、力矩特性及控制特點,建立了游梁式抽油機(jī)與SR電機(jī)的耦合模型,制定了SR電機(jī)軟起動策略,提出了一種無需外置傳感器的抽油機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩切換點檢測方式,并在此基礎(chǔ)上制定了分段式PI雙閉環(huán)控制策略,當(dāng)抽油機(jī)力矩處于不同分區(qū)時給予不同的PI參數(shù)和通電邏輯,使SR電機(jī)輸出力矩能夠很好的跟隨抽油機(jī)負(fù)載力矩,在保證抽油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的同時提高系統(tǒng)工作效率和節(jié)能效果。使用有限元分析軟件FEMM對額定功率為11kW、額定電壓為514V、額定轉(zhuǎn)速為750r/min的SR樣機(jī)進(jìn)行了電磁場分析計算,得到了磁鏈-轉(zhuǎn)子位置-電流-力矩的對應(yīng)關(guān)系表格,在此基礎(chǔ)上利用MATLAB/simulink軟件對抽油機(jī)用SR電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真,仿真結(jié)果顯示,使用本文提出的系統(tǒng)控制策略時SR電機(jī)能夠很好的和抽油機(jī)匹配,起動電流較小,電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在命令值,電流能夠?qū)崟r跟隨抽油機(jī)力矩變化,間接的提高了抽油機(jī)工作效率和節(jié)能性、降低了油田開采成本。為了提高SR電機(jī)使用壽命,本文對SR電機(jī)振動及電磁噪聲抑制問題進(jìn)行了研究,分析了振動及電磁噪聲來源,進(jìn)行了徑向力解析計算,提出了利用換相期間處于電感下降區(qū)的相鄰繞組來補(bǔ)償徑向力的DIFC控制策略,并利用Simulink對DIFC控制策略進(jìn)行了建模和仿真,仿真結(jié)果驗證了DIFC控制策略抑制SR電機(jī)振動的可行性。根據(jù)本文提出的系統(tǒng)控制策略分別進(jìn)行了抽油機(jī)用SR電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計和軟件編程設(shè)計,選用SR電機(jī)樣機(jī)和型號為CYJ3-2.1-13HF的游梁式抽油機(jī)為對象進(jìn)行了實驗,實驗結(jié)果顯示,使用加制動通電邏輯的分段式PI雙閉環(huán)控制策略時抽油機(jī)能夠穩(wěn)定工作,SR電機(jī)起動電流較小且體現(xiàn)出良好的轉(zhuǎn)速響應(yīng)；通過同樣功率的SR電機(jī)與三相異步電機(jī)實驗數(shù)據(jù)的對比可以看出,SR電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具有較高的工作效率和顯著的節(jié)能效果。
【關(guān)鍵詞】：游梁式抽油機(jī) SR電機(jī) 節(jié)能 振動抑制
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE933.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 課題的研究背景及研究意義9-10
• 1.2 抽油機(jī)用驅(qū)動電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢10-11
• 1.3 SR電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)在抽油機(jī)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本文的主要內(nèi)容13-14
• 2 抽油機(jī)用SR電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制策略及仿真14-41
• 2.1 游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)模型及扭矩特性14-16
• 2.2 SR電機(jī)結(jié)構(gòu)模型及電磁轉(zhuǎn)矩特性16-25
• 2.2.1 開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)模型16-18
• 2.2.2 SR電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩特性18-22
• 2.2.3 SR電機(jī)電磁場計算分析22-25
• 2.3 抽油機(jī)與SR電機(jī)的耦合模型25-26
• 2.4 抽油機(jī)用SR電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制策略26-31
• 2.4.1 系統(tǒng)勻加速起動策略26-27
• 2.4.2 抽油機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩切換點檢測策略27-29
• 2.4.3 分段式PI閉環(huán)控制策略29-31
• 2.5 基于Simulink的系統(tǒng)建模及仿真31-40
• 2.5.1 SR電機(jī)本體模型的建立32
• 2.5.2 抽油機(jī)力矩模型的建立32-33
• 2.5.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速計算及位置信號模型的建立33-34
• 2.5.4 轉(zhuǎn)速環(huán)PI控制模型的建立34
• 2.5.5 電流環(huán)PI控制模型的建立34-35
• 2.5.6 PWM模型的建立35-36
• 2.5.7 功率變換器模型的建立36-37
• 2.5.8 仿真結(jié)果分析37-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 3 抽油機(jī)驅(qū)動用SR電機(jī)的振動與噪聲抑制41-53
• 3.1 SR電機(jī)振動與電磁噪聲來源41-43
• 3.2 SR電機(jī)定子振動模態(tài)分析43-44
• 3.3 徑向力的解析計算44-46
• 3.4 基于徑向力補(bǔ)償?shù)腄IFC策略及仿真46-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 4 抽油機(jī)用SR電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計53-65
• 4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計53-59
• 4.1.1 功率變換器電路設(shè)計53-54
• 4.1.2 控制系統(tǒng)供電電路設(shè)計54-56
• 4.1.3 驅(qū)動電路設(shè)計56-57
• 4.1.4 信號采樣電路設(shè)計57-58
• 4.1.5 保護(hù)電路設(shè)計58-59
• 4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計59-64
• 4.2.1 主程序及其系統(tǒng)初始化59-60
• 4.2.2 轉(zhuǎn)速計算及轉(zhuǎn)子位置量化程序60-61
• 4.2.3 勻加速軟起動程序61
• 4.2.4 抽油機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩切換點檢測程序61-62
• 4.2.5 基于分段式PI調(diào)節(jié)的雙閉環(huán)控制程序62-63
• 4.2.6 故障保護(hù)程序63-64
• 4.3 本章小結(jié)64-65
• 5 抽油機(jī)用SR電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)實驗分析65-70
• 5.1 實驗平臺介紹65-66
• 5.2 測試結(jié)果及分析66-69
• 5.2.1 轉(zhuǎn)速響應(yīng)66-67
• 5.2.2 電流波形67-69
• 5.2.3 SR電機(jī)與異步電機(jī)對比實驗69
• 5.3 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況74-75
• 致謝75-76

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