平臺用鉆井電機變頻控制的建模與仿真研究.pdf

1、鉆機的鉆進過程有手動送鉆和自動送鉆兩種方式,相比于勞動強度和安全責(zé)任較大的手動送鉆,自動送鉆可以更好的實現(xiàn)數(shù)字化控制、動態(tài)控制和閉環(huán)控制。根據(jù)使用環(huán)境和作業(yè)工藝的不同,自動送鉆能夠?qū)崿F(xiàn)給定速度自動送鉆和恒鉆壓自動送鉆。這兩種自動送鉆方式要求鉆井電機可以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)速和恒轉(zhuǎn)矩控制,一般采用變頻控制來實現(xiàn)。
　　本文以鉆井電機為控制對象,首先根據(jù)電機的穩(wěn)態(tài)模型,在Simulink環(huán)境下搭建了恒壓頻比控制仿真模型,分別進行了恒轉(zhuǎn)速控制、恒轉(zhuǎn)

2、矩控制和低頻帶載性能的仿真。仿真結(jié)果表明:恒壓頻比控制能夠?qū)崿F(xiàn)一般交流調(diào)速系統(tǒng)的要求,但是其系統(tǒng)性能不高,速度動態(tài)特性較差,存在超調(diào)和波動,電機轉(zhuǎn)矩利用率低,其控制曲線會隨著負載的變化而變化。低頻工作時,會出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩減小、轉(zhuǎn)矩脈動、諧波加大的問題,因此不適宜在低頻時運行。
　　對于高性能的調(diào)速系統(tǒng),需要基于在異步電機的動態(tài)模型之上,異步電機在三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型是一組復(fù)雜的非線性方程。本文建立了Clarke和Park變換的仿真

3、模型,進行了三相靜止與兩相靜止坐標系變換、兩相靜止與兩相旋轉(zhuǎn)坐標系變換的仿真,說明了這種坐標變換方法可以將三相靜止坐標系下的正弦信號變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的直流信號,為異步電機動態(tài)模型的準確建立提供了條件。
　　然后,本文建立了基于異步電機動態(tài)模型的間接矢量控制仿真模型,進行了與恒壓頻比控制相同參數(shù)的恒轉(zhuǎn)速控制、恒轉(zhuǎn)矩控制和低頻帶載性能的仿真。從仿真結(jié)果看,間接矢量控制系統(tǒng)穩(wěn)定,轉(zhuǎn)速可調(diào)且跟蹤能力較強,系統(tǒng)無超調(diào),轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的改變