永磁同步电机直接驱动抽油机控制系统的研究

• 作 者: 陈鹏
• 出 处: 中国石油大学(华东)
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 直驱电机抽油机 模糊控制器 矢量控制 三闭环控制器 虚拟仿真

本文以直驱抽油机运行过程中电机不过流、转速稳定及定位准确为目标,开展了直驱电机抽油机控制系统的研究。首先,建立了永磁同步电机的不同坐标系下的数学模型,分析了直驱电机抽油机的悬点运动规律,计算了悬点静载荷、动载荷,为基于i_d=0矢量控制系统设计奠定基础。设计了一个模糊控制器,确定了模糊控制器的输入变量和输出变量及其各个变量的论域和相关系数的值;确定了各变量的语言取值及其隶属函数,总结了专家控制规则及其蕴涵的模糊关系,总结了模糊查询表,确定了清晰化的方法。应用GUI工具箱设计了模糊PI控制器并将模糊控制器应用到抽油机控制系统当中,在Matlab环境下对所建的系统模糊控制模型进行了仿真分析。其次,根据抽油机系统的主要功能和技术指标,结合抽油机变频控制技术,基于i_d=0矢量控制永磁同步电机的原理,对永磁同步电机控制系统进行总体设计与布局。以TMS320F240作为DSP控制器,给出矢量控制算法框图、主程序框图以及中断服务子程序流程图。分析永磁同步电机调速控制系统的各个环节,借助调节器的工程设计方法,完成了永磁同步电机矢量控制调速系统的电流、转速、位置三闭环控制结构的设计,给出了相应的设计结果。最后,应用Matlab/Simulink软件对设计的电流、转速及位置三闭环控制系统进行虚拟仿真,通过仿真得到三闭环相关参数,达到预期控制效果。