潜油螺杆泵变频驱动装置的硬件开发

论文摘要

潜油螺杆泵采油技术是目前国际上四大人工举升技术之一,但潜油电机与潜油螺杆泵的转速、扭矩匹配问题,是潜油螺杆泵采油系统中的技术瓶颈。本文主要论述了,在潜油螺杆泵采油系统中应用变频驱动技术来解决这一问题的必要性和合理性,并详述了试验样机的硬件开发过程。论文通过对现有潜油螺杆泵采油驱动方式进行研究,分析潜油螺杆泵、潜油电机特性及参数,以及变频条件下潜油螺杆泵和潜油电动机的负载特性,对现有变频驱动装置的比较和分类,提出潜油螺杆泵变频驱动装置的设计方案为:采用交-直-交电压型三相桥式电路拓扑结构。在论述试验样机系统硬件开发的过程中,综合考虑潜油螺杆泵的工作环境,变频控制的软件要求,性价比,现场安装及后期维护等因素,结合理论计算公式与经验公式,分主电路、控制电路、外围电路三个部分,对硬件电路设计及关键器件的选用给出了详细的阐述。对潜油螺杆泵变频驱动中应注意的几个问题进行了分析,并有针对性地提出了对策。试验样机的带载试验表明,潜油螺杆泵变频驱动装置试验效果良好,性能达到了设计要求。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状分析及发展趋势
• 1.3 课题的基本思路和主要工作
• 第2章 潜油螺杆泵系统及变频技术概述
• 2.1 潜油螺杆泵采油的优点
• 2.2 现有潜油螺杆泵采油系统构成及工作原理
• 2.2.1 系统构成
• 2.2.2 系统工作原理
• 2.3 潜油螺杆泵采油系统应用中存在的问题
• 2.4 变频驱动技术的概述
• 2.4.1 交流变频驱动的优异特性
• 2.4.2 变频驱动的合理应用
• 2.4.3 变频驱动与泵类节能
• 2.5 本章小结
• 第3章 潜油螺杆泵变频驱动系统特性分析
• 3.1 潜油螺杆泵的运转特性
• 3.1.1 潜油螺杆泵基本参数及特性曲线
• 3.1.2 影响潜油螺杆泵转速的若干因素的分析
• 3.2 潜油电动机的结构特点
• 3.3 变频条件下潜油螺杆泵的特性分析
• 3.4 变频条件下潜油电机的负载特性
• 3.5 本章小结
• 第4章 潜油螺杆泵变频驱动装置硬件设计
• 4.1 潜油螺杆泵变频驱动系统方案设计
• 4.1.1 变频驱动装置的分类和比较
• 4.1.2 设计方案及主要技术指标
• 4.1.3 基本构成
• 4.2 主电路的结构设计及功率器件选型
• 4.2.1 整流和滤波电路
• 4.2.2 预充电电路
• 4.2.3 逆变电路
• 4.2.4 吸收电路
• 4.3 控制电路的设计
• 4.3.1 DSP主控板的设计
• 4.3.2 驱动电路板的设计
• 4.3.3 信号采样电路板的设计
• 4.3.4 显示操作面板
• 4.4 外围电路设计及柜体制作要求
• 4.4.1 外围电路
• 4.4.2 柜体制作要求
• 4.4.3 电气安装
• 4.5 功耗估算及散热装置设计
• 4.5.1 功耗估算
• 4.5.2 散热装置设计
• 4.6 电磁干扰与硬件电路的抗干扰措施
• 4.6.1 变频装置干扰的来源
• 4.6.2 变频驱动装置硬件的抗干扰对策
• 4.7 潜油螺杆泵变频驱动中的问题及硬件处理措施
• 4.7.1 谐波对电动机性能的影响及对策
• 4.7.2 采用长线电缆传输时的过电压问题及对策
• 4.8 本章小结
• 第5章 结论
• 5.1 全文总结
• 5.2 需要进一步改进的地方
• 5.3 结束语
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历