本文關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機與抽油機的匹配及控制策略研究

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【摘要】：目前,國內(nèi)的大多數(shù)油田中游梁式抽油機是應(yīng)用最廣泛的采油設(shè)備,其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、制造容易及維護方便的眾多優(yōu)點也成為油田首選的采油設(shè)備,但是其工作效率低,能耗大的問題也隨著油田生產(chǎn)層次的提升而呈現(xiàn)出一定的局限性。國內(nèi)油田中的游梁式抽油機數(shù)量眾多,但實際中的抽油機的運行效率十分低下,在這方面也與國外有著很大的差距,而節(jié)能增產(chǎn)是油田實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一個重要途徑。如果能夠在提升抽油系統(tǒng)的整體運行效率,那么每年在油田節(jié)電方面的空間將會十分巨大,這樣對于油田降低開采的成本和提高經(jīng)濟效益具有重要的意義。為了能夠提高抽油系統(tǒng)整體的運行效率,本文從電機的角度出發(fā),利用新型高效綜合性能優(yōu)良的開關(guān)磁阻電機對游梁式抽油機原有的電機進行替換。這種改造方案不僅對于提高抽油系統(tǒng)的效率具有很大的可行性和提升的空間而且相對也更為經(jīng)濟適用。本文研究的對象為CYJY12-4.8型抽油機,采用所設(shè)計的45KW的三相(6/4極)開關(guān)磁阻電機作為其驅(qū)動電機。抽油系統(tǒng)效率低下的本質(zhì)原因主要周期性的載荷的變動性與按恒定載荷設(shè)計制造的普通電機工作特性的不匹配。通過游梁式抽油機的工作原理可知,其負(fù)載特性是一個近似于正弦曲線的波形圖,首先抽油機在實際的運轉(zhuǎn)會受到一個帶有沖擊性的周期交變載荷,這就對驅(qū)動電機在非額定載荷下的運行效率有一定的影響,其次抽油機本身是一個慣性較大的設(shè)備,其直接帶載啟動的方式要求電機具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩,另外沖次的合理調(diào)節(jié)也對提高油田增產(chǎn)有一定影響,最后電機的成本、穩(wěn)定性及損耗在電機選用時也必須考慮到。而開關(guān)磁阻電機是一個綜合性能優(yōu)良的新型電機,具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低,良好的起動特性,能夠適應(yīng)頻繁的啟動,在非額定工況下仍能保持較高效率的特性,能夠滿足抽油機沖次的無級調(diào)節(jié)等眾多優(yōu)點,能夠在節(jié)能改造中發(fā)揮其優(yōu)勢。抽油系統(tǒng)的整體效率為抽油機主體結(jié)構(gòu)的傳動效率與配套使用電機的運行效率的兩者之積。因此文中對抽油機的工作的負(fù)載特性和力學(xué)情況及開關(guān)磁阻電機的控制方式進行了深入的了解與必要的分析。重點分析了抽油機的工作原理及負(fù)載特性、開關(guān)磁阻電機的控制策略和兩者的匹配問題。對抽油機進行了力學(xué)分析,得出了抽油機的負(fù)載特性曲線；參照同容量的三相異步電機的參數(shù)并結(jié)合開關(guān)磁阻電機的自身的特點設(shè)計了一臺匹配于CYJY12-4.8型抽油機功率的45KW的三相(6/4極)的開關(guān)磁阻電機；利用電機設(shè)計分析軟件ANSOFT根據(jù)已計算電機的參數(shù)進行了二維電機模型的建立及靜態(tài)磁場的分析,得出了電機靜態(tài)磁場的磁鏈、電感及矩角特性曲線,為在Matlab/simulink搭建立功率為45KW的三相(6/4極)開關(guān)磁阻電機模塊的提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過了上述的工作,完成了在Matlab/simulink系統(tǒng)中開關(guān)磁阻電機與抽油機匹配仿真模型的搭建工作。雖然開關(guān)磁阻電機的綜合性能優(yōu)良,在驅(qū)動抽油機運轉(zhuǎn)時有自己獨到的優(yōu)勢,但轉(zhuǎn)矩脈動是開關(guān)磁阻電機的一個非常突出的缺點,不僅對電機性能有著嚴(yán)重的影響,也會影響到抽油機的運行效率,進而會對抽油機系統(tǒng)的整體效率產(chǎn)生很大的影響。而傳統(tǒng)的位置控制、電流斬波、電壓斬波等控制方法控制在使用時都有自己的局限性且無法抑制轉(zhuǎn)矩脈動對電機產(chǎn)生的影響。那么從電機的控制策略方面進行抑制電機的轉(zhuǎn)矩的脈動則顯的尤為重要。文中在Matlab/simulink搭建了CYJY12-4.8型抽油機的數(shù)學(xué)模型及45KW的三相(6/4極)開關(guān)磁阻電機的封裝模塊,利用直接轉(zhuǎn)矩控制的策略(DTC)搭建了抽油機與開關(guān)磁阻電機相匹配的抽油系統(tǒng)的仿真模型。從仿真結(jié)果可知,在DTC的策略的控制下,電機的轉(zhuǎn)矩脈動得到了很好的抑制,電機的運行更加平穩(wěn),在電機轉(zhuǎn)速方面比傳統(tǒng)的控制方法具有更快的快響應(yīng)時間,能在很短的時間里達(dá)到穩(wěn)定且波動很小。由上述分析可知,開關(guān)磁阻電機本身就是一個高效、節(jié)能、可靠等各方面綜合性能優(yōu)良的驅(qū)動系統(tǒng),通過直接轉(zhuǎn)矩的控制方法對抽油機與開關(guān)磁阻電機的匹配仿真模型進行控制能夠有效抑制轉(zhuǎn)矩脈動,使電機運行更加平穩(wěn),有利于電機性能的發(fā)揮,可以有效避免抽油機在運行當(dāng)中的能量損失,有利于電機自身效率及抽油機運行效率的提高。開關(guān)磁阻電機自身具有啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動電流小、無級調(diào)速、能夠適應(yīng)頻繁啟停及能夠?qū)D(zhuǎn)矩形成閉環(huán)控制的特性,這些特性都能使電機與抽油機匹配使用時,能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能增產(chǎn)的目的,對于實現(xiàn)油田的可持續(xù)發(fā)展意義重大。
【關(guān)鍵詞】：游梁式抽油機 開關(guān)磁阻電機 直接轉(zhuǎn)矩控制 匹配研究
【學(xué)位授予單位】：長江大學(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4-6
• abstract6-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 本課題研究的背景9
• 1.2 油田中抽油機電機使用現(xiàn)狀9-11
• 1.3 開關(guān)磁阻電機研究概述11-16
• 1.4 本課題的工程背景16
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 游梁式抽油機負(fù)載特性分析18-26
• 2.1 游梁式抽油機的工作原理18-19
• 2.2 游梁式抽油機的力學(xué)分析19-23
• 2.3 游梁式抽油機的負(fù)載特性23-24
• 2.4 抽油機負(fù)載特性對電機側(cè)的影響24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 開關(guān)磁阻電機理論基礎(chǔ)及控制方式26-38
• 3.1 開關(guān)磁阻電機基本結(jié)構(gòu)和工作原理26-27
• 3.2 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)組成27-28
• 3.3 開關(guān)磁阻電機的數(shù)學(xué)模型28-32
• 3.4 開關(guān)磁阻電機常規(guī)控制策略32-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 開關(guān)磁阻電機本體設(shè)計及有限元仿真38-51
• 4.1 開關(guān)磁阻電機的本體設(shè)計38-45
• 4.2 開關(guān)磁阻電機有限元分析45-47
• 4.3 開關(guān)磁阻電機的靜態(tài)磁場分析47-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 SR電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真51-73
• 5.1 開關(guān)磁阻電機的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)51-59
• 5.2 SR電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真實現(xiàn)59-72
• 5.3 本章小結(jié)72-73
• 第6章 結(jié)論與展望73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-80
• 個人簡介80-81
• 附表81-84

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高繼成;;開關(guān)磁阻電機裝置[J];江蘇紡織;2008年10期

2 張文耀;;開關(guān)磁阻電機發(fā)電系統(tǒng)研究[J];內(nèi)蒙古石油化工;2011年07期

3 陳昊,謝桂林;兩種開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)的對比研究[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;2000年05期

4 許家群,卞松江,楊芳春;開關(guān)磁阻電機極型改進研究[J];煤礦機電;2001年04期

5 紀(jì)良文,蔣靜坪;開關(guān)磁阻電機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁特性分析[J];煤炭學(xué)報;2001年05期

6 許家群,曹政才,楊芳春;開關(guān)磁阻電機極型選擇及其改進研究[J];黑龍江科技學(xué)院學(xué)報;2001年02期

7 矯林岳,王巍,杜五一;開關(guān)磁阻電機在絞車驅(qū)動系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];煤;2001年04期

8 李雷軍,丁春芳;開關(guān)磁阻電機缺相運行特性的研究[J];煤礦機電;2004年02期

9 步勇兵,高超,矯林岳,王巍;開關(guān)磁阻電機用于煤礦矸石山絞車[J];煤礦機電;2005年03期

10 梁南丁;;基于開關(guān)磁阻電機技術(shù)的礦山機械調(diào)速系統(tǒng)[J];煤炭工程;2007年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張榮;李俊麗;張臻;;開關(guān)磁阻電機的應(yīng)用及其研究的前沿問題[A];第十屆全國煤礦自動化學(xué)術(shù)年會論文集[C];2000年

2 盛威;程康;張侃健;費樹岷;;一類開關(guān)磁阻電機的終端滑模控制器設(shè)計[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第一分冊）[C];2009年

3 劉迪吉;;開關(guān)磁阻電機發(fā)展綜述[A];電氣技術(shù)發(fā)展綜述[C];2004年

4 崔玉龍;趙英凱;劉教民;;中速開關(guān)磁阻電機的仿真研究[A];中國自動化學(xué)會全國第九屆自動化新技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

5 張媛;鄧智泉;;一種新型確定無軸承開關(guān)磁阻電機中超前角的方法[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

6 修杰;夏長亮;;開關(guān)磁阻電機的模糊自適應(yīng)PID控制[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

7 朱曰瑩;趙桂范;韓光省;楊娜;唐駿;;基于車輛動態(tài)負(fù)載的開關(guān)磁阻電機驅(qū)動特性分析[A];2013年中國智能自動化學(xué)術(shù)會議論文集（第三分冊）[C];2013年

8 王宏華;;開關(guān)磁阻電機兩步換相法的局限及改進[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會文集[C];2000年

9 曹鑫;楊鋼;張媛;鄧智泉;;無軸承開關(guān)磁阻電機雙相勵磁建模分析[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

10 周強;劉闖;朱學(xué)忠;劉迪吉;;開關(guān)磁阻電機專用集成電路的設(shè)計與應(yīng)用[A];2008中國電工技術(shù)學(xué)會電力電子學(xué)會第十一屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 肖國林;科匯打造開關(guān)磁阻電機研發(fā)基地[N];中國工業(yè)報;2006年

2 ，

本文編號：556934