平臺用鉆井電機(jī)變頻控制的建模與仿真研究.pdf

1、鉆機(jī)的鉆進(jìn)過程有手動送鉆和自動送鉆兩種方式,相比于勞動強(qiáng)度和安全責(zé)任較大的手動送鉆,自動送鉆可以更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制、動態(tài)控制和閉環(huán)控制。根據(jù)使用環(huán)境和作業(yè)工藝的不同,自動送鉆能夠?qū)崿F(xiàn)給定速度自動送鉆和恒鉆壓自動送鉆。這兩種自動送鉆方式要求鉆井電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)速和恒轉(zhuǎn)矩控制,一般采用變頻控制來實(shí)現(xiàn)。
　　本文以鉆井電機(jī)為控制對象,首先根據(jù)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型,在Simulink環(huán)境下搭建了恒壓頻比控制仿真模型,分別進(jìn)行了恒轉(zhuǎn)速控制、恒轉(zhuǎn)

2、矩控制和低頻帶載性能的仿真。仿真結(jié)果表明:恒壓頻比控制能夠?qū)崿F(xiàn)一般交流調(diào)速系統(tǒng)的要求,但是其系統(tǒng)性能不高,速度動態(tài)特性較差,存在超調(diào)和波動,電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率低,其控制曲線會隨著負(fù)載的變化而變化。低頻工作時,會出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩減小、轉(zhuǎn)矩脈動、諧波加大的問題,因此不適宜在低頻時運(yùn)行。
　　對于高性能的調(diào)速系統(tǒng),需要基于在異步電機(jī)的動態(tài)模型之上,異步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型是一組復(fù)雜的非線性方程。本文建立了Clarke和Park變換的仿真

3、模型,進(jìn)行了三相靜止與兩相靜止坐標(biāo)系變換、兩相靜止與兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換的仿真,說明了這種坐標(biāo)變換方法可以將三相靜止坐標(biāo)系下的正弦信號變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流信號,為異步電機(jī)動態(tài)模型的準(zhǔn)確建立提供了條件。
　　然后,本文建立了基于異步電機(jī)動態(tài)模型的間接矢量控制仿真模型,進(jìn)行了與恒壓頻比控制相同參數(shù)的恒轉(zhuǎn)速控制、恒轉(zhuǎn)矩控制和低頻帶載性能的仿真。從仿真結(jié)果看,間接矢量控制系統(tǒng)穩(wěn)定,轉(zhuǎn)速可調(diào)且跟蹤能力較強(qiáng),系統(tǒng)無超調(diào),轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的改變