基于DSP的游梁式抽油机变频控制系统研究

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1、基于DSP的游梁式抽油机变频控制系统研究丁宝东(控制理论与控制工程)指导教师：张加胜(教授)捅姜目前，各油田广泛使用游梁式抽油机进行石油开采，但其拖动系统普遍存在以下问题：采油泵充满度低，“大马拉小车”问题严重，导致驱动电机效率和功率因数都很低；抽油机负载剧烈波动，并且存在电机倒发电馈能冲激问题。本论文针对这些问题研究开发一种基于DSP的抽油机专用变频节能控制装置，提高抽油机的采收率和节能效率。本课题在对变频调速的多种控制方案进行分析、总结和比较的基础上，确定了以高性能DSPTMs320LF2407A作

2、为控制核心的抽油机专用变频节能控制系统。该系统主要包括交一直一交变频主电路，检测与保护控制单元，DSP控制系统，运行状态显示单元和驱动单元等。通过对电机负载参数的自动检测和综合分析，实现系统的动态负载跟踪寻优节能和上、下冲程独立变频控制，改善电机的工作状态，提高系统的节电效率，抽油机增产节能效果明显。针对抽油机现场试验中存在的随着SPWM载波频率升高所出现的电机低频震颤问题，经过大量的机理研究和实验尝试，探明了震颤原因并提出了一种简单实用的PWM控制改进方案。在系统保护方面，还针对油田电网的大幅度波动特

3、点，提出一种交、直流侧过压保护分别独立的设计方案。通过现场实验和检测结果，证明了本系统方案的可行性和可靠性。本文针对抽油机不平衡馈能入网的性能要求，鉴于常规的PWM可逆整流器对直流侧电压要求较高和控制复杂的缺点，提出并尝试了一种整流逆向PWM控制方案。仿真与实验结果证实了该方案的可行性。关键词：抽油机，DSP，动态跟踪控制，低频震颤，节能IIResearchonFrequencyConversionControlSysteminBeamPumpingUnitBasedonDSPDINGBao—dong(

4、ControlTheoryandControlEngineering)DirectedbyProfessorZHANGJia-shengAbstractBeampumpingunitisuseduniversallyinoilexploitation．Butsomeproblemsareexistentinitstractionsystem，including：Lowfullnessdegreeofpumpandserious‘‘bighorsehaulingsmallcarl’rosultinlowm

5、otorefficiencyandlowpowerfactor；Loadfluctuatestempestuously,andmotor’Sregeneratingelectricitycauscsconcussionofenergyfeedback。Tosolvetheaboveproblems，thepaperinvestigatesanddevelopsakindoffrequencyconversioncontrolsystembased0nDSPespeciallyforbeampumping

6、unit，improvingoilrecoveryandenergy—savingefficiency．Basedonanalysis，sum—upandcomparisonofmanifoldcontrolways，矗equencyconversioncontrolsystemfocusing011highperformanceDSPTMS320LF2407Aisbroughtforward．ThesystemmainlyincludesAC--DC—-ACfrequencyconversionmai

7、ncircuiLdetectionandprotectioncontrollingunit，DSPcontrollingsystem，runningstatusdisplayunitanddrivingunit，andSOon．ThrouIghautomaticdetectionandsyntheticanalysisofmotor’sloadparameters，dynamicloadtrackingandoptimalcontrol，andseparatestrokefrequencycontrol

8、arebroulghtintouse．amelioratingmotor’Srunningstatus，improvingenergy·savingefficiency,andobtainingprominenteffectofsavingenergyandincreasingoutput．Aimedatmotor’SvibrationproblematlowfrequencyasSPWMcarrierfrequencyincreases，