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潜油电机网络热力学建模及温度在线测试系统研究

刘晓安  
【摘要】: 本课题以大庆力神泵业有限公司潜油电机的温度监测为研究背景,针对目前我国各大油田开采后期井况的日趋恶劣、深度采油带来的高温、高压等负面影响,侧重于潜油电泵机组的无传感器温度辨识及其实时状态监测研究。所做工作可为实现潜油电泵机组的高效安全运行、解决油田开采后期存在的高温负面效应问题提供理论研究基础。研究成果将直接应用于油田生产实际,促进我国大型石油装备骨干企业大庆力神泵业有限公司知识产权的自主创新。论文主要工作如下: 基于异步电机在三相对称坐标系下的数学模型,给出静止两相坐标系下电机转子磁链的电压、电流方程。研究潜油电机在线温度辨识的在线电感系数估计方法,分析应用转子槽谐波辨识电机转速的过程;给出应用基2FFT快速Fourier变换获取异步电机电压、电流频谱的完整算法。 给出潜油电机的网络热力学模型,建立简化转子热模型和定转子混合热模型,为潜油电机的无传感器温度辨识奠定了理论与模型基础。通过对电机定、转子相对于环境初始温度的温升及其损耗分析,研究潜油电机等效热力学电路;分析定、转子的热耗散能力及定、转子间气隙的热传导过程;仿真验证所提基于转子槽谐波进行潜油电机无传感器温度辨识方案的可行性和优越性。 建立以TMS320LF2812为控制核心的硬件实验平台,设计数据采集电路、信号调理电路、主控制电路;通过对潜油电机的电压电流数据采样,给出基于转子槽谐波法辨识电机转速、实时监测电机转子电阻变化的完整计算程序,初步实现对电机转子温度变化的无传感器辨识与监测。实验结果与仿真分析验证所得结论的可行性与正确性。


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