油田抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用

【摘要】： 當(dāng)前油田抽油機(jī)所采用的交流異步電動(dòng)機(jī)仍較多運(yùn)行在非節(jié)能狀態(tài)下,最近幾年各方都致力于將變頻調(diào)速等節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于其中,且已取得了初步成效。由于抽油機(jī)負(fù)載的特殊性,普通的變頻器不能很好的發(fā)揮作用。因此,對(duì)油田抽油機(jī)專用變頻器的開發(fā)和設(shè)計(jì)成為降低油田采油成本的一個(gè)方向。 本論文正是基于當(dāng)前這種形勢,著力于設(shè)計(jì)一個(gè)抽油機(jī)專用變頻器的研究平臺(tái)。通過這個(gè)平臺(tái),可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)各種控制技術(shù)的應(yīng)用,以及進(jìn)一步設(shè)計(jì)油田抽油機(jī)的節(jié)能方案。論文首先闡述了交流異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和控制原理,然后對(duì)交—直—交變頻調(diào)速的控制原理進(jìn)行相關(guān)描述。其中著重介紹了應(yīng)用相當(dāng)成熟的SPWM控制技術(shù)和日益成熟的矢量控制技術(shù)。基于這些理論基礎(chǔ),本論文提出了平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)方案。方案中采用了TI公司的TMS320F2812作為主控微處理器,同時(shí)選用了國際整流器公司的IR2233作為直—交逆變中的IGBT驅(qū)動(dòng)器件。此外,設(shè)計(jì)方案還實(shí)現(xiàn)了對(duì)定子電流的采集和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的測量,具備2種對(duì)外通訊接口,配備了功能強(qiáng)大的320×240液晶顯示模塊。論文所提供的硬件設(shè)計(jì)基本上滿足了抽油機(jī)專用變頻器的研究平臺(tái)的功能。論文最后利用該平臺(tái)完成了對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)的SPWM控制和SVPWM控制,并進(jìn)一步實(shí)施了對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制。 本論文所提出的平臺(tái)方案采用了模塊化的設(shè)計(jì)思路,這樣有利于以后的硬件更新和軟件移植,更適用于其他交流異步電動(dòng)機(jī)控制理論的引入和實(shí)踐,提高了平臺(tái)的應(yīng)用價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】：抽油機(jī) 節(jié)能 電動(dòng)機(jī)控制 矢量控制 DSP
【學(xué)位授予單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TE933.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-13
• 1.1 本課題提出的背景10
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本課題的主要工作12-13
• 第2章 異步電動(dòng)機(jī)的控制原理13-17
• 2.1 異步電動(dòng)機(jī)13-15
• 2.1.1 基本結(jié)構(gòu)13
• 2.1.2 異步電動(dòng)機(jī)的工作原理13-14
• 2.1.3 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速14-15
• 2.2 異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)15-16
• 2.2.1 再生制動(dòng)15-16
• 2.2.2 直流制動(dòng)（能耗制動(dòng)）16
• 2.2.3 反接制動(dòng)16
• 2.3 小結(jié)16-17
• 第3章 交—直—交變頻調(diào)速控制原理17-27
• 3.1 概述17
• 3.1.1 變頻調(diào)速原理17
• 3.1.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類17
• 3.2 交—直—交變頻主電路17-19
• 3.2.1 交—直部分17-18
• 3.2.2 直—交部分18
• 3.2.3 制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元18-19
• 3.3 變頻與變壓（VVVF）19-22
• 3.3.1 調(diào)制方法19-20
• 3.3.2 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）20-22
• 3.4 U / f 控制技術(shù)22-23
• 3.4.1 U / f 控制的概念22
• 3.4.2 U / f 控制特點(diǎn)22-23
• 3.5 矢量控制技術(shù)23-26
• 3.5.1 矢量控制的基本原理23
• 3.5.2 矢量控制中的等效變換23-26
• 3.6 小結(jié)26-27
• 第4章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)27-41
• 4.1 系統(tǒng)功能概述27
• 4.2 主控微處理器27-31
• 4.2.1 TMS320F2812 與C8051F02028-30
• 4.2.2 TMS320F2812 的相關(guān)設(shè)計(jì)30-31
• 4.3 數(shù)據(jù)采集31-33
• 4.3.1 模擬量的采集32
• 4.3.2 測速脈沖的采集32-33
• 4.4 IGBT 驅(qū)動(dòng)芯片33-36
• 4.4.1 IGBT 驅(qū)動(dòng)芯片33-34
• 4.4.2 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)34-36
• 4.5 通訊接口部分36-37
• 4.5.1 RS485 通訊36-37
• 4.5.2 RS232 通訊37
• 4.6 人機(jī)接口的硬件設(shè)計(jì)37-40
• 4.6.1 液晶37-39
• 4.6.2 鍵盤39-40
• 4.7 外部時(shí)鐘電路40
• 4.8 小結(jié)40-41
• 第5章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)41-61
• 5.1 概述41
• 5.2 SPWM 控制技術(shù)41-44
• 5.2.1 不對(duì)稱規(guī)則采樣法41-43
• 5.2.2 SPWM 控制技術(shù)的DSP 程序設(shè)計(jì)43-44
• 5.3 電壓空間矢量SVPWM 技術(shù)44-52
• 5.3.1 電壓空間矢量SVPWM 技術(shù)的基本原理45-51
• 5.3.2 電壓空間矢量SVPWM 技術(shù)的DSP 實(shí)現(xiàn)51-52
• 5.4 交流異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制52-56
• 5.4.1 關(guān)鍵的變換53-54
• 5.4.2 轉(zhuǎn)子磁鏈位置的計(jì)算54-55
• 5.4.3 交流異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制的實(shí)現(xiàn)55-56
• 5.5 人機(jī)接口的軟件設(shè)計(jì)56-60
• 5.5.1 液晶57-60
• 5.6 小結(jié)60-61
• 結(jié)論與展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 附錄65-72
• 附錄A 系統(tǒng)最小系統(tǒng)和電源部分的硬件設(shè)計(jì)65-66
• 附錄B 交流異步電動(dòng)機(jī)的采樣硬件設(shè)計(jì)66-67
• 附錄C 其它部分硬件設(shè)計(jì)67-68
• 附錄D SPWM 控制模式下的部分程序68-70
• 附錄E SVPWM 控制模式下的部分程序70-72
• 致謝72

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