基于DSP的潜油电机节能控制器的研究

论文摘要

为了提高油田采油速度和最终采收率,应用机械采油方法是整个油田开发过程中的重要步骤。潜油电机采油是目前国内外各大油田机械采油的重要手段之一,是油田持续稳产高产的重要保证。但是在实际运行中潜油电机大都处于轻载状态,效率比较低,浪费电能比较严重。在国民经济不断发展、能源日趋紧张的今天,提高潜油电机生产效率,降低其能源消耗,逐渐成为油田产业发展的一个重要课题。本论文以潜油电机的节能控制为研究对象,具有重要的现实意义。首先,论文根据查阅的大量文献分析了目前国内外用的节能方法并对优缺点进行了比较。在选定调压节能方法后,又对国内外调压节能常用的控制方式进行了分析比较。然后,简单介绍了潜油电机的结构及工作原理。理论分析了降压节能原理以及降压对电机机械特性的影响。并根据负载特征和使用有载调压电力变压器来给电机端电压调压的方法,选择了最小输入功率法同时兼顾定子电流的调压控制策略。最后,在降压节能原理和控制策略分析研究的基础上,进行了基于TMS320LF2402A的节能控制器的软硬件设计。然后搭建了潜油电机的节能系统实验平台,进行了初步实验。在节能实验取得了一定效果的基础上,又把节能装置安装到油井现场进一步验证节能效果。实验结果表明:以本文设计的潜油电机节能控制器为核心的节能装置可以实现对潜油电机轻载状态下的节能。本系统能够在保证电机安全带动负载的前提下降低潜油电机的能耗,提高潜油电机效率和功率因数,具有一定的工程实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 课题国内外研究现状
• 1.2.1 常用的节能方法
• 1.2.2 调压节能的控制方法
• 1.3 本论文所做的工作
• 第2章 潜油电动机降压运行分析
• 2.1 潜油电机结构及工作原理
• 2.1.1 潜油电机结构
• 2.1.2 潜油电机工作原理
• 2.2 潜油异步电机的降压节能分析
• 2.2.1 潜油异步电机功率关系
• 2.2.2 降压对电动机性能的影响
• 2.2.3 降压对电动机转差率的影响
• 2.2.4 潜油电机降压损耗分析
• 2.2.5 降压节能的效率及功率因数分析
• 2.2.6 潜油电机降压节约电能估算
• 2.2.7 降压节能控制策略
• 2.3 本章小结
• 第3章 潜油电机节能控制器的硬件设计
• 3.1 节能装置的概述
• 3.2 基于DSP 的节能控制器的硬件设计
• 3.2.1 TMS320LF2402A 特点及辅助电路
• 3.2.2 信号调理电路
• 3.2.3 分接开关电机控制电路
• 3.2.4 档位信号处理电路
• 3.2.5 键盘及显示电路
• 3.3 本章小结
• 第4章 潜油电机节能控制器的软件设计
• 4.1 主程序
• 4.2 中断服务程序设计
• 4.2.1 A/D 转换子程序
• 4.2.2 一阶数字滤波的实现
• 4.2.3 电机端电压寻优程序
• 4.2.4 键盘及显示的软件设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 实验结果及分析
• 5.1 实验平台
• 5.2 实验结果及分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢