液压抽油机电回馈式能量回收及速度控制研究
发布时间：2021-08-14 02:51
抽油机是石油开采工业中重要的生产设备,随着近些年油田开采进入中后期,开采环境日趋复杂,抽油机向着节能方向发展是大势所趋。传统的游梁式抽油机固然有其结构简单、维修方便和安全可靠等优点,但是目前它存在的最大不足就是能耗过大。因此,研究和开发具备节能效果的抽油机是采油工业亟需解决的一大难题。二次调节技术能够有效地回收再利用能量,所以研究基于二次调节技术的液压抽油机是目前行业的研究方向,并且节能效果显著。本文所研究的抽油机主要是基于二次调节静液传动技术,利用二次元件泵马达与电能回馈单元相结合,通过泵马达及双馈异步电机的工况切换来实现能量的回收与再利用。首先,分析二次调节—电回馈式液压抽油机液压系统的工作原理;分析并计算液压抽油机悬点载荷及冲程、冲次等主要工艺参数;根据工况设计要求,对系统关键元件进行参数计算和选型。其次,在AMESim中建立液压抽油机系统的仿真模型。根据系统原理,设计变频回馈单元为可实现电流双向流动的双PWM变流器控制方式,以及变量泵马达在主轴变转速下的流量控制策略;系统各部分分别进行仿真,验证各元件控制方式的可行性,并分析电回馈式液压抽油机系统的节能效果;确定抽油杆极限位置控...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
泵马达的流量控制模型图
第3章电回馈式液压抽油机液压系统仿真分析-31-)(23)(23rqrdrdrqrrqrqrdrdriuiuQiuiuP(3-9)双馈异步电机基于AMESim的仿真模型如图3-8所示，1、2、3端口为电机定子侧，5、6、7端口为电机转子侧。图3-8双馈感应异步电机基于AMESim的仿真模型3.1.3变频回馈单元控制原理及其仿真模型本文采用具备能量双向传递功能的双PWM型变流器，其工作原理图如图3-9所示。它相当于由两个完全相同的变流器背靠背式并联组成，其中与电网相联的一侧叫作网侧变流器，另一侧则称为机侧变流器，中间直流环节可以起到储能的作用，这样就可以使两侧的变流器分别工作[58]。ACACACabcDFIG三相电网网侧变流器机侧变流器Vdc图3-9双PWM变流器工作原理图变频回馈单元工作时可以实现电压交-直-交的工作状态，两侧变流器分别循环工作在整流和逆变工作状态。抽油机上冲程时，网侧变流器作整流器用，机侧变流器作逆变器用；下冲程，机侧变流器起整流作用，网侧变流器起逆变作用。
燕山大学工程硕士学位论文-62-的误差曲面对应的并不是二次函数，且误差曲面的形状时刻变化。为了解决这一矛盾，当误差曲面形状平坦的时候可以相应的增大网络的学习速率，以便达到快速收敛，同样地当误差平面曲面变得陡峭时相应地降低学习速率，避免网络的学习进入局部最小导致学习停止。因此，本文将神经网络的固定学习速率改为自动在线调整。具体如下：当系统误差减小则增大学习速率，当误差变大，减小学习速率避免产生震荡。便于分析，将误差变化e作归一量化处理，范围在区间[-1,1]内。。时，；时，；时，；时，)1(10)1.01(0)1(05.05.01eeeeeee(5-19)5.3.2改进的BP-PID控制器仿真模型建立智能控制系统中的算法相对比较复杂，没有可以直接搭建智能控制器模型的现成控制模块，所以本文选用MATLAB中的Simulink工具进行BP神经网络PID模型的搭建，把相对结构复杂难以实现的算法编程置入S-函数模块内，然后将它作为一个完整的控制器模块添加到系统的Simulink框图中。图5-3为在Simulink中搭建的BP-PID控制模块图，其中包括7个输入值：目标信号rin(k)、反馈信号yout(k)和yout(k-1)、误差信号e(k)和e(k-1)和PID控制器输出值u(k)和u(k-1)；4个输出值：u(k)和PID三个参数。S-函数中置入了已经编程好的BP算法。图5-3Simulink中搭建的BP-PID控制模块图
本文编号：3341619
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
泵马达的流量控制模型图
第3章电回馈式液压抽油机液压系统仿真分析-31-)(23)(23rqrdrdrqrrqrqrdrdriuiuQiuiuP(3-9)双馈异步电机基于AMESim的仿真模型如图3-8所示，1、2、3端口为电机定子侧，5、6、7端口为电机转子侧。图3-8双馈感应异步电机基于AMESim的仿真模型3.1.3变频回馈单元控制原理及其仿真模型本文采用具备能量双向传递功能的双PWM型变流器，其工作原理图如图3-9所示。它相当于由两个完全相同的变流器背靠背式并联组成，其中与电网相联的一侧叫作网侧变流器，另一侧则称为机侧变流器，中间直流环节可以起到储能的作用，这样就可以使两侧的变流器分别工作[58]。ACACACabcDFIG三相电网网侧变流器机侧变流器Vdc图3-9双PWM变流器工作原理图变频回馈单元工作时可以实现电压交-直-交的工作状态，两侧变流器分别循环工作在整流和逆变工作状态。抽油机上冲程时，网侧变流器作整流器用，机侧变流器作逆变器用；下冲程，机侧变流器起整流作用，网侧变流器起逆变作用。
燕山大学工程硕士学位论文-62-的误差曲面对应的并不是二次函数，且误差曲面的形状时刻变化。为了解决这一矛盾，当误差曲面形状平坦的时候可以相应的增大网络的学习速率，以便达到快速收敛，同样地当误差平面曲面变得陡峭时相应地降低学习速率，避免网络的学习进入局部最小导致学习停止。因此，本文将神经网络的固定学习速率改为自动在线调整。具体如下：当系统误差减小则增大学习速率，当误差变大，减小学习速率避免产生震荡。便于分析，将误差变化e作归一量化处理，范围在区间[-1,1]内。。时，；时，；时，；时，)1(10)1.01(0)1(05.05.01eeeeeee(5-19)5.3.2改进的BP-PID控制器仿真模型建立智能控制系统中的算法相对比较复杂，没有可以直接搭建智能控制器模型的现成控制模块，所以本文选用MATLAB中的Simulink工具进行BP神经网络PID模型的搭建，把相对结构复杂难以实现的算法编程置入S-函数模块内，然后将它作为一个完整的控制器模块添加到系统的Simulink框图中。图5-3为在Simulink中搭建的BP-PID控制模块图，其中包括7个输入值：目标信号rin(k)、反馈信号yout(k)和yout(k-1)、误差信号e(k)和e(k-1)和PID控制器输出值u(k)和u(k-1)；4个输出值：u(k)和PID三个参数。S-函数中置入了已经编程好的BP算法。图5-3Simulink中搭建的BP-PID控制模块图
本文编号：3341619
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3341619.html
