本文關鍵詞：無位置傳感器永磁潛油電機控制策略的研究

  更多相關文章： 永磁潛油電機 無位置傳感器 矢量控制 滑模觀測器 鎖相環(huán)

【摘要】：石油是社會發(fā)展中不可或缺的重要能源,世界各國對石油的需求量正日益增加,石油開采的技術也在不斷進步。由于現(xiàn)階段油田開采中大多采用的是感應式潛油電機,存在著耗能成本過高、性能較差等問題,如果采用永磁式潛油電機,則對提高系統(tǒng)的效率、降低采油成本等方面會有顯著效果。因此,在現(xiàn)今節(jié)能減排的背景下,利用永磁潛油電機進行采油的技術值得推廣應用。對于潛油電機運行時所處的特殊工況環(huán)境,研究其無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)濟價值。本論文結合永磁潛油電機實際工程應用的需要,針對其無位置傳感器的位置及轉速的估算問題進行了相關的研究和分析,對比各無位置傳感器控制算法的優(yōu)缺點,提出了運用一種簡單易行且魯棒性強的滑模觀測器法來檢測轉子位置,從而實現(xiàn)永磁潛油電機矢量控制的性能要求。首先,簡單介紹并分析了永磁潛油電機的結構及其特點,建立了相關的物理模型及其數(shù)學模型,確定了矢量控制的控制方法,并研究了長電纜情況下永磁潛油電機矢量控制的補償算法。簡要地敘述了空間矢量脈寬調制技術原理及其實現(xiàn)過程,并對其做了相關仿真。其次,基于滑模變結構的基本控制理論,對傳統(tǒng)滑模觀測器的轉子位置及轉速的估算方法進行了相關分析。然后針對傳統(tǒng)型滑模觀測器在所得到的轉子位置檢測的結果中所存在的一系列問題,如抖動較大、檢測精度較低等,故而提出該算法的改進方案。采用卡爾曼濾波的方法對反電勢信息實現(xiàn)二次濾波,飽和函數(shù)替代開關函數(shù),最后利用鎖相環(huán)技術進行位置和轉速的估算。針對油井的高溫環(huán)境可能會導致電機參數(shù)變化的問題,加入了定子電阻的參數(shù)辨識,以提高估算精度,并對電機的啟動問題進行了簡單的分析。最后,搭建了基于滑模觀測器的矢量控制系統(tǒng)仿真模型,并對傳統(tǒng)型滑模觀測器和改進型滑模觀測器進行了對比仿真與分析。針對采油系統(tǒng)中可能存在的各種工況環(huán)境,利用改進型的算法估算轉子位置及轉速的方案進行了相關的仿真實驗,仿真結果證明了所提出的改進算法的有效性與可行性。
【關鍵詞】：永磁潛油電機 無位置傳感器 矢量控制 滑模觀測器 鎖相環(huán)
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 永磁潛油電機的發(fā)展概述10-12
• 1.3 無位置傳感器的控制技術12-14
• 1.3.1 國內外研究現(xiàn)狀12
• 1.3.2 無位置傳感器技術的估算方法12-14
• 1.4 本文的研究工作14-16
• 第2章 永磁潛油電機的數(shù)學模型及其矢量控制16-33
• 2.1 永磁潛油電機的結構特點16-17
• 2.1.1 永磁潛油電機的基本結構16
• 2.1.2 永磁同步電機的分類16-17
• 2.2 永磁潛油電機的數(shù)學模型17-23
• 2.2.1 物理模型17-19
• 2.2.2 坐標變換19-20
• 2.2.3 不同坐標系下PMSM的數(shù)學模型20-23
• 2.3 永磁潛油電機的矢量控制23-25
• 2.3.1 矢量控制的基本原理23-24
• 2.3.2 矢量控制的補償算法24-25
• 2.4 空間矢量脈寬調制技術25-32
• 2.4.1 SVPWM基本原理25-28
• 2.4.2 SVPWM算法及仿真實現(xiàn)28-32
• 2.5 本章小結32-33
• 第3章 基于滑模觀測器的轉子位置檢測的實現(xiàn)33-41
• 3.1 滑模變結構的基本理論33-36
• 3.1.1 滑模變結構控制原理33
• 3.1.2 滑模變結構的控制特性33-35
• 3.1.3 滑模變結構控制器設計35-36
• 3.2 基于滑模觀測器的轉子位置估算36-39
• 3.3 電機的開環(huán)啟動39-40
• 3.4 本章小結40-41
• 第4章 改進型滑模觀測器的算法設計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 改進的滑模電流觀測器41-43
• 4.2 反電勢觀測器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46-48
• 4.5 本章小結48-49
• 第5章 無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 兩種滑模觀測器的仿真對比分析52-55
• 5.2.2 不同工況時的仿真分析55-58
• 5.3 本章小結58-59
• 第6章 結論59-61
• 參考文獻61-64
• 在學研究成果64-65
• 致謝65

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