螺桿泵用無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、石油是一種不可再生資源，隨著逐年的過(guò)度開(kāi)采，儲(chǔ)量急劇減少，不得不轉(zhuǎn)向稠油、低滲、富沙的油田，開(kāi)采難度不斷增加，傳統(tǒng)的采油方式已經(jīng)很難適應(yīng)這種工作環(huán)境。直驅(qū)式潛油螺桿泵采油方式是利用潛油電機(jī)經(jīng)由減速器直接驅(qū)動(dòng)螺桿泵，具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、效率高、攜砂性好等優(yōu)勢(shì)。
　　永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(BrushlessDCmotor，簡(jiǎn)稱BLDC)，擁有和直流電機(jī)相媲美的調(diào)速性能。用其作為潛油螺桿泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，采用基于三次諧波檢測(cè)法無(wú)位置傳感器控

2、制方式，在大大減小電機(jī)體積的同時(shí)，轉(zhuǎn)子位置信號(hào)也更加穩(wěn)定，特別適合潛油工作系統(tǒng)。
　　本文首先介紹了BLDC的基本原理，并結(jié)合數(shù)學(xué)模型分析其控制方法。針對(duì)潛油螺桿泵井下工作空間狹小、環(huán)境惡劣、干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)。應(yīng)用反電動(dòng)勢(shì)三次諧波過(guò)零檢測(cè)法來(lái)獲取轉(zhuǎn)子位置信息，并對(duì)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波濾波電路產(chǎn)生的相位延遲進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的相位補(bǔ)償措施，使電機(jī)能夠正確換向。在主電路中加入Buck變換器，濾除逆變過(guò)程產(chǎn)生高頻

3、諧波對(duì)前后級(jí)電路的沖擊。然后設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速與電流雙閉環(huán)PI調(diào)速系統(tǒng)，運(yùn)用MATLAB軟件，搭建系統(tǒng)的仿真模型，得到電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、定子電流、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)以及諧波電勢(shì)等波形，驗(yàn)證方法的可行性，為系統(tǒng)前期開(kāi)發(fā)提供有利依據(jù)。接著，鑒于系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的仿真驗(yàn)證，以TI公司的數(shù)字信號(hào)處理器(簡(jiǎn)稱DSP)TMS320F2812為核心，完成系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要包括反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路、濾波電路、AD轉(zhuǎn)換電路、狀態(tài)顯示電路、電壓電流采樣電路等，并進(jìn)行PCB電