连续波泥浆脉冲器控制电路的设计

发布时间：2020-09-30 19:49

　　目前,随钻测量(MWD)是获得井下数据的重要技术手段。随着石油开采难度的增大,传输的井下数据越来越多,对传输速率的要求也越来越高。连续波泥浆脉冲器具有较高的传输速率、较好的可靠性、较强的抗干扰能力等优势,成为泥浆脉冲随钻测量数据传输技术的前沿发展方向。连续波泥浆脉冲器旋转阀由永磁同步电机驱动,本文的主要工作是永磁同步电机控制电路的设计。首先介绍连续波泥浆脉冲器的工作原理,阐述了永磁同步电机磁场定向控制方法以及空间矢量脉宽调制算法,为实现永磁同步电机的控制提供了理论依据。其次重点设计了永磁同步电机的控制电路,控制电路包括控制板和驱动板。控制板设计包括了以TMS320F2812为核心的控制系统设计、以LM2576HV、LM2576、TPS73HD318PW为核心的电源系统设计以及以AD2S1200解码芯片为核心的永磁同步电机转子转速、位置检测电路设计;驱动板则围绕三相逆变电路中的功率器件IRFR2907进行驱动电路设计,驱动电路以IR2130为核心器件。驱动板还设计有电流检测电路、直流母线电压检测等检测电路,可以实现过压、欠压、过流保护等保护功能。在CCS软件中编写了实现永磁同步电机控制程序以及与上位机通讯的下位机程序,利用LabVIEW开发了上位机监控程序,通过与下位机通讯实现对永磁同步电机的电流、转速以及磁场定向控制中交轴电流和直轴电流等参数进行检测。最后在软件设计的基础上,搭建了永磁同步电机控制实验测试系统,对所设计控制电路进行了功能测试。实验结果表明所设计的控制电路及软件功能正常,实现了永磁同步电机的矢量控制,可用于连续波泥浆脉冲器转阀的驱动电机的控制。
【学位单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM341
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章绪论
    1.1 随钻测量技术的发展现状
    1.2 泥浆脉冲器国内外研究现状
    1.3 课题研究的背景及意义
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 研究内容
    1.4 本章小结
第二章连续波泥浆脉冲器的控制原理
    2.1 连续波脉冲器信号产生机理
    2.2 连续波泥浆脉冲器的控制原理
        2.2.1 连续波泥浆脉冲器转阀驱动电机类型的选择
        2.2.2 FOC控制原理
        2.2.3 空间矢量脉宽调制算法
    2.3 本章小结
第三章连续波泥浆脉冲器控制电路的设计
    3.1 控制板设计
        3.1.1 电源系统设计
        3.1.2 DSP最小系统设计
        3.1.3 通信电路设计
        3.1.4 A/D转换接口设计
        3.1.5 位置、转速检测电路设计
    3.2 驱动板设计
        3.2.1 逆变电路设计
        3.2.2 驱动电路设计
        3.2.3 电机电流检测及保护电路设计
        3.2.4 功率器件过流保护的实现
        3.2.5 直流母线电压检测及过压、欠压保护电路设计
    3.3 PCB布线设计
    3.4 本章小结
第四章控制算法软件设计
    4.1 上位机软件设计
    4.2 下位机软件设计
    4.3 程序整体结构设计
    4.4 磁场定向矢量控制程序
    4.5 控制器设计
    4.6 空间矢量脉宽调制算法程序设计
    4.7 生成PWM的DSP寄存器配置
    4.8 A/D转换程序设计
    4.9 转子位置、转速信息的获取
    4.10 故障处理与保护程序设计
    4.11 抗干扰设计
    4.12 本章小结
第五章实验测试
    5.1 驱动部分的测试
    5.2 电流采样模块测试
    5.3 位置(转速)采样模块测试
    5.4 永磁同步电机调速测试
    5.5 本章小结
第六章总结与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间所发表的论文

【参考文献】