測(cè)井柱塞泵用無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、本文結(jié)合油田測(cè)井柱塞泵所用無(wú)刷直流電機(jī)的實(shí)際工作環(huán)境,針對(duì)電源電壓紋波所造成的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)以及由于負(fù)載的波動(dòng)引起的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了分析,提出了將鎖相環(huán)控制與傳統(tǒng)PID算法相結(jié)合的控制策略的抑制方法。研究并設(shè)計(jì)了適合油井高溫、高壓環(huán)境下的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了電機(jī)恒轉(zhuǎn)速和恒功率控制兩種功能。針對(duì)電源電壓紋波所產(chǎn)生的電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)這一問(wèn)題,通過(guò)搭建無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型,總結(jié)歸納出整流直流電源電壓紋波的變化規(guī)律;分析了

2、電壓紋波引起電機(jī)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)的主要原因以及轉(zhuǎn)速脈動(dòng)的變化規(guī)律,并且采取了閉環(huán)控制方法加以抑制。由于無(wú)刷直流電機(jī)的負(fù)載是時(shí)刻發(fā)生變化的,為了保證電機(jī)在油井下工作過(guò)程中轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性和控制精度,本文提出了將鎖相環(huán)控制與傳統(tǒng)的PID控制相結(jié)合的控制算法。這種控制算法利用了鎖相環(huán)控制的穩(wěn)定性好、控制精度高、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn),再憑借PID控制算法來(lái)彌補(bǔ)鎖相環(huán)控制在電機(jī)低速時(shí)易失鎖的問(wèn)題。通過(guò)將這兩種算法的結(jié)合,抑制了在負(fù)載波動(dòng)情況下無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)

3、的問(wèn)題,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的恒轉(zhuǎn)速控制功能;無(wú)刷直流電機(jī)的另一種功能是在近似的恒功率狀態(tài)下運(yùn)行,其實(shí)現(xiàn)是采用PID對(duì)直流母線電流進(jìn)行控制完成的。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的恒轉(zhuǎn)速和恒功率兩種控制功能,設(shè)計(jì)了以DSP2812為主控電路、驅(qū)動(dòng)電路、直流母線電流檢測(cè)電路、過(guò)流保護(hù)電路等硬件部分;通過(guò)軟件主要完成電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的采集,換相邏輯的處理,PWM信號(hào)的產(chǎn)生,電流信號(hào)的采樣,鎖相環(huán)與PID相結(jié)合的轉(zhuǎn)速控制和恒功率功能的實(shí)現(xiàn),電機(jī)的軟啟動(dòng)以及通過(guò)S