抽油用自适应节能电动机的电磁设计及动态过程仿真

【摘要】：在石油开采过程中,抽油用电动机常常工作在轻载甚至空载状态下,这使得电动机的功率因数和效率很低,不仅浪费了大量电能,而且降低了电网的供电质量。针对此种情况,本文对抽油用节能电动机进行了研究。 本文首先介绍了国内外节能电动机的发展状况,分析了其各自的节能原理和存在的不足。以此为基础,同时考虑到我国油田的地质情况和对现有设备的利用,设计了以两台三相异步电动机组成的同轴运行的自适应节能电动机。在节能控制器的作用下,节能电动机可自动改变输出功率等级,从而尽可能的提高电动机的负荷率。 整个课题主要由三部分组成:节能电动机的电磁设计;界面管理软件的开发和节能电动机的动态仿真。第一部分主要讨论了在编写计算机辅助设计程序时对曲线、图表以及迭代的处理。根据节能电动机的约束条件,提出了设计方案并进行了电磁核算。同时计算了补偿电容值、切换阈值以及电动机的特性曲线。第二部分,用C++ Builder 开发了一套具有Windows风格的可视化界面管理软件。该软件具有文件管理和图形管理功能,极大地方便了电机设计人员。第三部分,以异步电动机的数学模型为基础,结合节能电动机的工作情况,建立了在旋转dq0 坐标系下的数学模型。同时考虑了集肤效应对电动机转子参数的影响,给出了相应的参数修正公式。利用Simulink建立了电动机的仿真模型,利用仿真模型对电动机的起动和切换时的动态过程进行了仿真研究,并对仿真结果进行了分析。 【关键词】：节能电动机 计算机辅助设计 界面 仿真 切换
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TM32
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 本课题的目的和意义9-10
• 1.2 国内外节能电机的发展现状10-12
• 1.3 课题的主要研究内容12-13
• 第2章 电机的计算机辅助设计13-30
• 2.1 节能电机系统的节能原理13-15
• 2.2 手算到机算的转变15-23
• 2.2.1 节能电机电磁设计的约束条件15
• 2.2.2 电机计算机辅助设计程序的流程和特点15-17
• 2.2.3 标识符的命名和初始数据的形成17-18
• 2.2.4 数据图表和函数曲线的处理18-21
• 2.2.5 迭代计算过程的处理21-23
• 2.3 自适应节能电动机的就地无功补偿23-24
• 2.3.1 就地无功补偿的原理和优点23
• 2.3.2 就地无功补偿容量的计算23-24
• 2.4 电机的特性曲线24-25
• 2.5 自适应节能电动机阈值的确定25-27
• 2.5.1 节能电动机输出功率的测定26
• 2.5.2 节能电动机阈值的求取26-27
• 2.6 电磁设计校核程序的框图及计算结果27-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第3章 界面程序设计30-37
• 3.1 编程语言C++Builder 简介30-31
• 3.2 界面程序设计31-36
• 3.2.1 软件包总体结构框图及主界面设计31-32
• 3.2.2 参数的输入与结果的输出32-35
• 3.2.3 图形显示与打印35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 抽油用自适应节能电动机动态过程仿真37-67
• 4.1 仿真概述及 Matlab/Simulink 简介37-38
• 4.1.1 仿真概述37
• 4.1.2 Matlab/Simulink 简介37-38
• 4.2 数字仿真中常用的数值积分法38-43
• 4.2.1 欧拉方法38-39
• 4.2.2 龙格-库塔法39-41
• 4.2.3 计算方法和步长的选择41-43
• 4.3 自适应节能电动机数学模型的建立43-51
• 4.3.1 三相异步电动机的数学模型44-48
• 4.3.2 自适应节能电动机在dq0 坐标系下的数学模型48-49
• 4.3.3 自适应节能电动机起动过程的参数修正49-51
• 4.4 抽油用自适应节能电动机仿真模型的建立51-52
• 4.5 抽油用自适应节能电动机仿真过程的命令化52-55
• 4.6 抽油用自适应节能电动机的动态仿真研究55-66
• 4.6.1 起动过程仿真55-60
• 4.6.2 切换过程仿真60-65
• 4.6.3 仿真结果分析65-66
• 4.7 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文72-73
• 致谢73

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