改善交流异步电动机轻载运行效率方法的研究

论文摘要

本文设计出油田抽油机的节能控制系统,对其运行中的各个参数状态进行检测,同时根据其当时的负载情况以及抽油机运行状态的不同造成的负载变化,再根据本文研究得出的节能算法实施对电机的控制,从而提高电机功率因数以达到节能节电的效果。本文当中主要有交流异步电动机轻载运行时的效率分析,具体改善效率的方法,即降压运行,节能方法的提出以及同其他算法之间的对比,三相斩波调压的实现,系统一阶与二阶动态模型的提出并对其特性进行讨论,以及基于DSP的控制利用本文得出的算法来实现IGBT斩波调压,从而提高电机的功率因数,实现节能节电。本文先是在绪论中提出课题的研究目的和意义,并介绍了国际上普遍采用的一些节能算法,之后对油田抽油机工作原理,以及抽油机在运行中承担一定的负载时的工作运行特点进行分析。在提出本文所应用的算法过程中,先介绍了油田中抽油机常用的节能方法,并对他们进行了横向对比,并在对比的过程中研究论证了通过调节电压从而达到节能目的的原理,最后提出了调压节能的算法。经过仿真后验证了节能算法的预期效果。文中还设计了斩波调压节能系统的硬件电路。其中包含了由IGBT驱动器,IGBT斩波调压主电路,其中以DSP作为核心控制器,采用EXB841芯片作为IBGT驱动器,并在推荐的外围电路上经过适当修改后得出新的驱动电路。利用SIMULINK对IGBT主电路进行了仿真,验证了斩波调压系统给异步电动机轻载运行时供电的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 国际抽油机节能方法的运用以及国内现状分析
• 1.3 本论文的主要工作和安排
• 2 抽油机异步电动机节能算法分析
• 2.1 抽油机工作原理
• 2.2 常用的节能方法分析
• 2.2.1 电容补偿
• 2.2.2 变频节能
• 2.2.3 间抽控制器
• 2.3 异步电动机铜损耗等于铁损耗时电动机效率的研究
• 2.3.1 异步电动机的等效模型
• 2.3.2 基于铜损等于铁损的节能原理的研究
• 2.3.3 基于铜损耗等于铁损耗的调压算法的研究
• 2.4 基于最佳调压比的节能算法的研究
• 2.5 两种算法节能效果的仿真研究和比较
• 2.6 本章小结
• 3 抽油机轻载状态下系统动态特性分析
• 3.1 一阶模型讨论
• 3.2 二阶模型讨论
• 3.3 本章小结
• 4 节能控制系统方案设计与实现
• 4.1 智能控制器的硬件设计
• 4.1.1 总体方案设计
• 4.1.2 DSP和IGBT驱动电路的接口
• 4.1.3 A/D采样电路
• 4.1.4 看门狗电路
• 4.2 本章小结
• 5 IGBT斩波调压主回路设计
• 5.1 常用交流调压方式的介绍
• 5.1.1 移相控制交流调压
• 5.1.2 通断控制交流调压
• 5.1.3 斩控式交流调压
• 5.2 一种新型的斩波调压电路的设计
• 5.2.1 调压主回路设计
• 5.2.2 RCD缓冲电路设计
• 5.2.3 调压回路的仿真验证
• 5.3 短路保护
• 5.4 过载保护
• 5.5 缺相保护
• 5.6 节能控制系统软件设计
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录