基于模型预测分析的电机节能控制研究

发布时间：2019-11-14 06:28

【摘要】：传统的参数辨识方法更多采用的是闭环调节器控制,模型预测控制的最大优势在于开环控制结构简单、控制方便,能够系统处理对象的多种约束条件,近年来成为研究热点,在电机控制领域得到了尝试和探索。本课题以油田潜油电机过热故障与节能降耗问题为背景,从负载波动瞬间导致电机定子电压电流冲击对电机温度辨识的影响出发,研究了基于模型预测分析的感应电机节能调速方法,开发LabVIEW上位机组态程序,从而实现感应电机温度辨识、节能调速以及在线监测控制的功能。首先根据模型预测控制的基本原理以及非线性模型预测问题的基本描述,提出差分形式的感应电机温度辨识离散模型,为解决实际问题中出油率波动,水、油、泥沙混合对系统的扰动导致的辨识误差,寻找温度辨识模型中的约束条件,设计合适的目标函数,降低输入波动影响,提高辨识系统的精度。其次,根据感应电机温度辨识模型,为提高转差率等模型参数的准确度,提出新的转速辨识方法。对感应电机转子物理结构进行详细分析,介绍转子槽谐波现象的产生原因,探讨基于转子槽谐波理论辨识感应电机转速的工作原理。针对电流信号中间谐波频谱分析方法,引入线性调频Z变换(Chirp-Z transform,CZT)算法,对其进行理论研究和仿真分析,验证了其相对于快速傅里叶算法的优越性。对感应电机能量损耗和效率问题进行深入探讨,着重分析感应电机的能量流动和各部分损耗计算,建立损耗分析模型,推导电机总损耗与供电电源电压和压频比之间的关系,在Matlab/Simulink平台搭建逆变器及感应电机仿真模型,验证所提出的分段压频比控制策略,结合实验平台进行不同工况的实验,确定有限控制集合的压频比和频率输入控制序列解的集合,为下一步温度闭环节能控制提供依据。最后,搭建感应电机节能控制系统的实验平台,并对信号采集及通讯电路进行硬件设计,开发基于LabVIEW虚拟仪器的上位机组态程序,使用G语言、C语言函数构建子VI程序完成控制器设计,综合开发电机状态监测及节能控制系统,实验验证基于模型预测分析的温度辨识算法的稳定性和精确性,以及分段压频比控制策略在电机节能性能指标中的有效性。
【图文】：

线性调频Z变换程序框图

线性调频Z变换LabVIEW仿真结果
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM346

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 林环城;王志新;史莉;陆斌锋;;基于分层控制的模块化多电平变流器模型预测控制方法[J];高电压技术;2016年01期

2 蔡宇;林今;宋永华;舒彬;张凯;;基于模型预测控制的主动配电网电压控制[J];电工技术学报;2015年23期

3 杨兴武;冀红超;甘伟;;基于模型预测控制的并网逆变器开关损耗优化方法[J];电力自动化设备;2015年08期

4 张永昌;杨海涛;;感应电机模型预测磁链控制[J];中国电机工程学报;2015年03期

5 赵海森;杜中兰;刘晓芳;王庆;;基于递推最小二乘法与模型参考自适应法的鼠笼式异步电机转子电阻在线辨识方法[J];中国电机工程学报;2014年30期

6 张大永;曹红;;国际石油价格与我国经济增长的非对称性关系研究[J];经济学(季刊);2014年02期

7 郑泽东;陈宁宁;李永东;;基于模型预测控制的异步电机弱磁控制新方法[J];电工技术学报;2014年03期

8 谢东;张兴;曹仁贤;;基于小波变换与神经网络的孤岛检测技术[J];中国电机工程学报;2014年04期

9 孟大伟;刘智慧;徐永明;肖士勇;;双分数槽集中绕组低速潜油电机的设计分析[J];电机与控制学报;2014年01期

10 孔小兵;刘向杰;;双馈风力发电机非线性模型预测控制[J];自动化学报;2013年05期

相关会议论文 前1条

1 王栋;高强;徐殿国;;基于模拟电流环的潜油电泵井下数据传输系统研究[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

相关博士学位论文 前2条

1 许芳;快速模型预测控制的FPGA实现及其应用研究[D];吉林大学;2014年

2 张祺;中国石油进口依存度问题研究[D];武汉大学;2013年

相关硕士学位论文 前4条

1 陈辉;双馈风力发电机模型预测控制方法[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 徐进;基于预测控制的电梯永磁曳引机无称重传感器起动策略研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 高丽媛;永磁同步电机的模型预测控制研究[D];浙江大学;2013年

4 蔡文豹;显式模型预测控制及在电机控制中的应用[D];浙江工业大学;2012年

，

本文编号：2560692