本文關(guān)鍵詞：無(wú)位置傳感器永磁潛油電機(jī)控制策略的研究

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【摘要】：石油是社會(huì)發(fā)展中不可或缺的重要能源,世界各國(guó)對(duì)石油的需求量正日益增加,石油開采的技術(shù)也在不斷進(jìn)步。由于現(xiàn)階段油田開采中大多采用的是感應(yīng)式潛油電機(jī),存在著耗能成本過(guò)高、性能較差等問(wèn)題,如果采用永磁式潛油電機(jī),則對(duì)提高系統(tǒng)的效率、降低采油成本等方面會(huì)有顯著效果。因此,在現(xiàn)今節(jié)能減排的背景下,利用永磁潛油電機(jī)進(jìn)行采油的技術(shù)值得推廣應(yīng)用。對(duì)于潛油電機(jī)運(yùn)行時(shí)所處的特殊工況環(huán)境,研究其無(wú)位置傳感器的矢量控制是十分必要的,具有非常可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本論文結(jié)合永磁潛油電機(jī)實(shí)際工程應(yīng)用的需要,針對(duì)其無(wú)位置傳感器的位置及轉(zhuǎn)速的估算問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)的研究和分析,對(duì)比各無(wú)位置傳感器控制算法的優(yōu)缺點(diǎn),提出了運(yùn)用一種簡(jiǎn)單易行且魯棒性強(qiáng)的滑模觀測(cè)器法來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置,從而實(shí)現(xiàn)永磁潛油電機(jī)矢量控制的性能要求。首先,簡(jiǎn)單介紹并分析了永磁潛油電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn),建立了相關(guān)的物理模型及其數(shù)學(xué)模型,確定了矢量控制的控制方法,并研究了長(zhǎng)電纜情況下永磁潛油電機(jī)矢量控制的補(bǔ)償算法。簡(jiǎn)要地?cái)⑹隽丝臻g矢量脈寬調(diào)制技術(shù)原理及其實(shí)現(xiàn)過(guò)程,并對(duì)其做了相關(guān)仿真。其次,基于滑模變結(jié)構(gòu)的基本控制理論,對(duì)傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器的轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速的估算方法進(jìn)行了相關(guān)分析。然后針對(duì)傳統(tǒng)型滑模觀測(cè)器在所得到的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的結(jié)果中所存在的一系列問(wèn)題,如抖動(dòng)較大、檢測(cè)精度較低等,故而提出該算法的改進(jìn)方案。采用卡爾曼濾波的方法對(duì)反電勢(shì)信息實(shí)現(xiàn)二次濾波,飽和函數(shù)替代開關(guān)函數(shù),最后利用鎖相環(huán)技術(shù)進(jìn)行位置和轉(zhuǎn)速的估算。針對(duì)油井的高溫環(huán)境可能會(huì)導(dǎo)致電機(jī)參數(shù)變化的問(wèn)題,加入了定子電阻的參數(shù)辨識(shí),以提高估算精度,并對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。最后,搭建了基于滑模觀測(cè)器的矢量控制系統(tǒng)仿真模型,并對(duì)傳統(tǒng)型滑模觀測(cè)器和改進(jìn)型滑模觀測(cè)器進(jìn)行了對(duì)比仿真與分析。針對(duì)采油系統(tǒng)中可能存在的各種工況環(huán)境,利用改進(jìn)型的算法估算轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速的方案進(jìn)行了相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn),仿真結(jié)果證明了所提出的改進(jìn)算法的有效性與可行性。
【關(guān)鍵詞】：永磁潛油電機(jī) 無(wú)位置傳感器 矢量控制 滑模觀測(cè)器 鎖相環(huán)
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE93
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題的背景與意義9-10
• 1.1.1 課題背景9
• 1.1.2 課題研究的意義9-10
• 1.2 永磁潛油電機(jī)的發(fā)展概述10-12
• 1.3 無(wú)位置傳感器的控制技術(shù)12-14
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12
• 1.3.2 無(wú)位置傳感器技術(shù)的估算方法12-14
• 1.4 本文的研究工作14-16
• 第2章 永磁潛油電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及其矢量控制16-33
• 2.1 永磁潛油電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)16-17
• 2.1.1 永磁潛油電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)16
• 2.1.2 永磁同步電機(jī)的分類16-17
• 2.2 永磁潛油電機(jī)的數(shù)學(xué)模型17-23
• 2.2.1 物理模型17-19
• 2.2.2 坐標(biāo)變換19-20
• 2.2.3 不同坐標(biāo)系下PMSM的數(shù)學(xué)模型20-23
• 2.3 永磁潛油電機(jī)的矢量控制23-25
• 2.3.1 矢量控制的基本原理23-24
• 2.3.2 矢量控制的補(bǔ)償算法24-25
• 2.4 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)25-32
• 2.4.1 SVPWM基本原理25-28
• 2.4.2 SVPWM算法及仿真實(shí)現(xiàn)28-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 基于滑模觀測(cè)器的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)33-41
• 3.1 滑模變結(jié)構(gòu)的基本理論33-36
• 3.1.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制原理33
• 3.1.2 滑模變結(jié)構(gòu)的控制特性33-35
• 3.1.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)35-36
• 3.2 基于滑模觀測(cè)器的轉(zhuǎn)子位置估算36-39
• 3.3 電機(jī)的開環(huán)啟動(dòng)39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 改進(jìn)型滑模觀測(cè)器的算法設(shè)計(jì)41-49
• 4.1 抖振的削弱41-43
• 4.1.1 抖振產(chǎn)生的原因41
• 4.1.2 改進(jìn)的滑模電流觀測(cè)器41-43
• 4.2 反電勢(shì)觀測(cè)器43-45
• 4.3 鎖相環(huán)的位置估算45-46
• 4.4 定子電阻參數(shù)辨識(shí)46-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第5章 無(wú)位置傳感器矢量控制系統(tǒng)仿真研究49-59
• 5.1 系統(tǒng)仿真模型的建立49-52
• 5.2 系統(tǒng)仿真分析52-58
• 5.2.1 兩種滑模觀測(cè)器的仿真對(duì)比分析52-55
• 5.2.2 不同工況時(shí)的仿真分析55-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 第6章 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 在學(xué)研究成果64-65
• 致謝65

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本文編號(hào)：694979