潜油电泵中压变频调速系统软件设计

论文摘要

潜油电泵采油技术是目前重要的人工举升技术,潜油电机与潜油电泵存在的转速、扭矩匹配问题,是应用潜油电泵采油系统中的技术瓶颈。本文论述了潜油电泵采油系统和中压变频驱动技术,详述了变频调速系统控制结构和控制策略,实现了在TMS320LF2407芯片上嵌入式操作系统μC/OS-II移植,软件实现了潜油电泵变频调速系统功能。通过对现有潜油电泵采油驱动方式研究,分析潜油电泵、潜油电机特性及参数,变频条件下潜油电动机的负载特性,变频调速能够解决潜油电泵采油方式遇到的转速转矩不匹配问题。对现有中压变频调速系统进行比较,设计采用单元串联型作为主拓扑结构,控制系统结构采用与主电路拓扑结构相对应的结构。控制系统采用与功率单元相匹配的结构,单元控制模块通过总线方式与中心控制模块相连,实现协调控制;实现TMS320LF2407控制芯片μC/OS-II操作系统移植;实现了在CCS环境下利用C语言变频调速的功能;达到了潜油电泵变频调速系统的功能指标。通过实验室内搭建试验平台,软件设计实现变频调速的基本功能,试验样机通过带动纯阻型负载和电机实验,验证了同步机制的可行性。在实验室内完成了原理样机的试验,达到了预想的设计结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 变频调速技术发展现状
• 1.3 课题研究目的
• 1.4 主要工作
• 第2章 潜油电泵中压变频调系统
• 2.1 潜油电泵采油系统
• 2.1.1 系统概述
• 2.1.2 潜油电泵负载特性
• 2.1.3 潜油电动机结构特点
• 2.1.4 潜油电泵采油存在的问题
• 2.2 电机调速技术
• 2.2.1 电机调速原理
• 2.2.2 异步电机变频机械特性
• 2.3 中压变频调速系统
• 2.3.1 中压变频简介
• 2.3.2 单元串联型变频系统
• 2.4 中压变频调速系统控制结构
• 2.5 本章小结
• 第3章 变频调速系统控制软件设计
• 3.1 变频调速系统控制策略
• 3.2 单元串联叠加变频控制
• 3.2.1 单元叠加控制
• 3.2.2 MATLAB仿真
• 3.2.3 单元叠加分析
• 3.3 系统功能软件
• 3.3.1 控制波形的软件实现
• 3.3.2 启动与停止
• 3.3.3 转矩提升功能
• 3.3.4 保护功能
• 3.3.5 功率单元模块的同步
• 3.3.6 人机互动操作功能
• 3.3.7 数的定标Q格式
• 3.3.8 死区时间的分析
• 3.4 软件抗干扰措施
• 3.5 DSP软件设计开发
• 3.5.1 软件开发环境简介
• 3.5.2 CCS软件结构
• 3.5.3 DSPC语言特点
• 3.5.4 FLASH烧写
• 3.6 本章小结
• 第4章 嵌入式操作系统移植
• 4.1 嵌入式操作系统
• 4.1.1 操作系统的必要性
• 4.1.2 μC/OS-II操作系统
• 4.2 μC/OS-II系统移植
• 4.3 功能任务设计
• 4.4 嵌入式软件优化
• 4.5 本章小结
• 结论及展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢