地面直驱式螺杆泵用电动机系统的研制

工程硕士学位论文
地面直驱式螺杆泵电动机系统
的研制
姚贵斌
哈尔滨工业大学
2012年1月
国内图书分类号:TM383 学校代码: 10213 国际图书分类号: 621.313 密级: 公开
工程硕士学位论文
地面直驱式螺杆泵用电动机系统
的研制
硕士研究生:姚贵斌卧式双轴搅拌机
钻井泥浆泵导师:王武义教授
申请学位:工程硕士
学科、专业:机械工程
所在单位:大庆油田采油一厂
答辩日期:2012年1月
食品安全检测试纸
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: TM383
U.D.C.: 621.313
Dissertation for the Master Degree in Engineering STUDY ON A SCREW PUMP DRIVING SYSTEM
Candidate:Yao Guibin
Supervisor:Prof. Wang Wuyi
Academic Degree Applied for:Master of Engineering Speciality:Mechatronics Engineering Affiliation:
卡门涡街效应
Date of Oral Examination: December, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
螺杆泵采油是近年来发展起来的一种新型机械采油方式,以往螺杆泵的驱动一般采用异步电动机结合减速箱实现,存在效率低下及调速困难等问题,已经不能满足当前技术需求。而采用永磁同步电动机直接驱动螺杆泵可以解决以上问题,为此本文围绕地面直驱式螺杆泵用电动机系统的研究展开,并对其相关问题进行了研究。
为了满足地面直驱式螺杆泵工程应用的需求,进行了电动机系统总体方案论证,为了能合理选择电动机及驱动控制方法,建立了永磁同步电动机及螺杆泵负载的数学模型,并对常见的转矩控制方法进行了讨论。
轮胎帘布
为了满足系统的节能要求,需要对永磁同步电动机进行优化设计,永磁同步电动机应用领域很广,根据工作场合的不同,其转子磁路结构形式也是多种多样。论文对其磁路结构形式进行了详尽的分析,同时归纳了变频调速永磁电机一些设计特点,作为后续电磁设计工作的重点。为此给出了永磁同步电动机的主要参数选取原则,并根据螺杆泵直驱系统的要求,设计了较为合理的参数。
为了减少系统成本并使其运行可靠性得到提高,研究了基于滑模变结构原理的无位置传感器控制算法,并对无位置控制算法的起动问题以及滞后问题进行了分析,并给出了相应解决策略。
给出了基于TMS320F2812 DSP的系统硬件并设计出了相应的软件,然后进行了仿真和实物实验,通过对结果的分析可知所提方案是可以实践的。
关键词永磁同步电机;无位置传感器控制;DSP
- I -
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
电火花笔
In all mechanical petroleum productions, the Screw pump petroleum production is developing quickly.
The already exited production which uses induction motor combined with speed reducer has not ideal performance. To solve the problem, we exploit a system which uses PMSM to drive the screw pump directly. This paper is to study the system and solve related problems.
First, a new screw pump driving system is proposed to solve practical problems. The models of PMSM and load are set up. These models will take benefit to select the motor and its driving method. And the mathematical model of PMSM torque control strategy with its screw pump load is developed. The common torque control methods are also analyzed.
The PMSM is used widely; the structure of transfer is different in different working situations. To achieve higher performance, we should improve the PMSM. This paper studies the magnetic circuit structure in detail, and concludes the design features of the frequency control of speed. The paper also studies how to choose the parameters of the PMSM, and choose the right parameters on the basis of the system.
According to the mechanical sensor limitation in screw pump driving system, the paper studies the senseless control method based on the sliding mode observer. And analyses its launch and lag, then gives the solving methods.
At last, experiment platform based the TMS320F2812 DSP is developed to verify the analyses and simulations result of the control strategy. The effectiveness of the strategy is confirmed on the experiment result.
Keywords PMSM, senseless control, DSP
- II -

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