抽油機(jī)驅(qū)動用SRM的節(jié)能與振動抑制研究.pdf

1、隨著石油能源的日益減少和節(jié)能意識的逐步增強(qiáng)，提高抽油機(jī)工作效率和降低電能損耗是油田開采的發(fā)展趨勢，抽油機(jī)與驅(qū)動電機(jī)的合理匹配是降低油田開采成本的有效措施之一。開關(guān)磁阻電機(jī)(Switched Reluctance Motor，SRM)具有起動電流小、起動力矩大、功率因數(shù)高、結(jié)構(gòu)牢固簡單、易于調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，適合用作抽油機(jī)驅(qū)動電機(jī)，越來越多的應(yīng)用在油田開采場合。
　　本文以游梁式抽油機(jī)用SR電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)為研究對象，介紹了游梁式抽油機(jī)的力矩

2、特性和SR電機(jī)的電磁特性、力矩特性及控制特點(diǎn)，建立了游梁式抽油機(jī)與SR電機(jī)的耦合模型，制定了SR電機(jī)軟起動策略，提出了一種無需外置傳感器的抽油機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩切換點(diǎn)檢測方式，并在此基礎(chǔ)上制定了分段式PI雙閉環(huán)控制策略，當(dāng)抽油機(jī)力矩處于不同分區(qū)時給予不同的PI參數(shù)和通電邏輯，使SR電機(jī)輸出力矩能夠很好的跟隨抽油機(jī)負(fù)載力矩，在保證抽油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的同時提高系統(tǒng)工作效率和節(jié)能效果。使用有限元分析軟件FEMM對額定功率為11kW、額定電壓為514V、額

3、定轉(zhuǎn)速為750r/min的SR樣機(jī)進(jìn)行了電磁場分析計(jì)算，得到了磁鏈-轉(zhuǎn)子位置-電流-力矩的對應(yīng)關(guān)系表格，在此基礎(chǔ)上利用MATLAB/simulink軟件對抽油機(jī)用SR電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真，仿真結(jié)果顯示，使用本文提出的系統(tǒng)控制策略時SR電機(jī)能夠很好的和抽油機(jī)匹配，起動電流較小，電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在命令值，電流能夠?qū)崟r跟隨抽油機(jī)力矩變化，間接的提高了抽油機(jī)工作效率和節(jié)能性、降低了油田開采成本。
　　為了提高SR電機(jī)使用壽命，本文對S

4、R電機(jī)振動及電磁噪聲抑制問題進(jìn)行了研究，分析了振動及電磁噪聲來源，進(jìn)行了徑向力解析計(jì)算，提出了利用換相期間處于電感下降區(qū)的相鄰繞組來補(bǔ)償徑向力的DIFC控制策略，并利用Simulink對DIFC控制策略進(jìn)行了建模和仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了DIFC控制策略抑制SR電機(jī)振動的可行性。
　　根據(jù)本文提出的系統(tǒng)控制策略分別進(jìn)行了抽油機(jī)用SR電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程設(shè)計(jì)，選用SR電機(jī)樣機(jī)和型號為CYJ3-2.1-13HF的游梁式抽油