串级调速在游梁式抽油机调速中的仿真研究

发布时间：2017-09-16 21:34

  本文关键词：串级调速在游梁式抽油机调速中的仿真研究

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【摘要】：我国大部分油田均采用游梁式抽油机把石油从地层中提升上来,而抽油机本身需要调速,并且存在着运行效率低、功率因数低等缺点,导致耗电量非常大。目前抽油机的装机量在几十万台以上,年耗电逾百亿千瓦时,因此抽油机节能潜力巨大。为了实现节能的目的,本文采用串级调速的方法对电机进行调速。串级调速应用广泛,易实现连续、平滑调速,不但改善调速性能,还可以回收大量转差功率,提高经济效益,因此对于节能意义重大。目前还没有专门对采油机整个工作过程仿真的资料,所以,本文在了解抽油机工作原理的基础上,简化出一个抽油冲程内的速度图,用以判断电机处于电动还是制动状态,进而确定是否需要加入制动转矩进行停车;在了解串级调速原理的基础上,采用传统串级调速和斩波串级调速两种方法,分别通过实时的改变逆变角和占空比来调节电机转速。最后,利用MATLAB软件,在Simulink环境下分别采用这两种方法对抽油机整个抽油过程进行建模、参数确定和仿真。将这两种方法的仿真结果进行比较,包括电机启动的快速性、转子电流、反馈功率、电流畸变对电网的影响等,分析这两种方法的利弊,为游梁式抽油机的电机调速系统工程设计提供了理论依据和验证手段。
【关键词】：游梁式抽油机 传统串级调速 斩波串级调速 仿真 研究
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及研究意义9
• 1.2 交流调速系统分类9-10
• 1.3 串级调速发展动态与国内外研究现状10-12
• 1.3.1 串级调速技术的发源及发展10-11
• 1.3.2 国内研究现状11-12
• 1.3.3 国外研究现状12
• 1.4 游梁式抽油机简介12-16
• 1.4.1 游梁式抽油机应用背景12-13
• 1.4.2 游梁式抽油机基本结构13-15
• 1.4.3 游梁式抽油机工作原理15-16
• 1.5 本文研究的主要内容16-17
• 第2章 异步电动机串级调速系统的工作原理17-28
• 2.1 转子回路引入附加电势的异步电机特性17-19
• 2.2 传统串级调速系统的工作原理19-21
• 2.3 斩波串级调速系统的工作原理21-22
• 2.4 串级调速的动力制动22-27
• 2.4.1 动力制动的定义22-23
• 2.4.2 定子直流的等效计算23-26
• 2.4.3 动力制动的等值电路和等值矢量图26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 游梁式抽油机调速建模28-41
• 3.1 游梁式抽油机工作过程建模28-29
• 3.2 传统串级调速建模29-36
• 3.2.1 整流部分30-32
• 3.2.2 整流回路和逆变部分32-33
• 3.2.3 电气元件与内部代码通信模块33-34
• 3.2.4 制动部分34-36
• 3.3 斩波串级调速建模36-39
• 3.3.1 实时改变占空比的实现37-38
• 3.3.2 实时变化的脉冲信号的产生38-39
• 3.4 仿真试验39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 仿真结果分析41-52
• 4.1 两种模型整体速度和电流情况41-42
• 4.2 启动阶段比较42-44
• 4.3 平稳运行阶段比较44-49
• 4.3.1 平稳运行时功率因数的比较44-46
• 4.3.2 平稳运行时反馈逆变侧电流谐波比较46-48
• 4.3.3 平稳运行时反馈电流的比较48-49
• 4.4 制动过程比较49-50
• 4.5 本章小结50-52
• 第5章 结论与展望52-54
• 参考文献54-57
• 附录 157-58
• 附录 258-59
• 攻读硕士学位期间发表的论文59-60
• 致谢60

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本文编号：865551