钻井节能发电机稳压稳频装置的研究

【摘要】：钻井平台的节能发电机在过去起到了非常大的节能作用，但是随着钻井深度的加深及钻井工况复杂程度的增加，导致钻井节能发电机的发电质量下降，有时会出现欠功率及欠压保护的事故，使得井队无法正常作业。现今钻井平台上大量的节能发电机处于停用的状态。因此，针对这种情况，研究出一种能提高节能发电机发电质量的设备可以使得一大批节能发电机重新获得使用，可以节省一大笔钻井开销。本文针对此问题进行研究，并提出了使用改装过的稳压稳频装置来处理节能发电机发出的电能，使用超级电容来补偿当节能发电机欠功率时的能量。 1.通过查阅相关文献，查找解决节能发电机发电质量不稳的方法，并分析这些方法的优点及缺点，在此基础上，与本文中所采用的方法相比较，从理论上分析本文所采用方法的可行性。 2.分析稳压稳频电源的主电路结构及其控制原理，分析不同控制算法的优劣，并以此为根据选定合适的稳压稳频电源设备。 3.根据钻井队所给的数据，计算出所需要补偿的功率，以此计算超级电容容量，并设计加入超级电容后的电路。 4.在钻井队测试经过改进的稳压稳频电源能否正常工作，能否很好的稳定节能发电机发出的电压，提高发电质量。 【关键词】：钻井节能发电机 稳压稳频电源 超级电容
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE951;TM31
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 钻井节能发电机的基本概况9-10
• 1.2 提高钻井节能发电机发电质量的解决办法10-14
• 1.2.1 使用调速型液力耦合器稳定节能发电机的转速10-12
• 1.2.2 使用调速器稳定柴油机转速和使用变速箱改变节能发电机的转速12-13
• 1.2.3 改换新型的节能发电机13
• 1.2.4 使用稳压稳频电源处理节能发电机发出的电能13-14
• 1.3 钻井节能发电机稳压稳频装置的研究意义14-15
• 第2章 稳压稳频电源及超级电容器的介绍15-29
• 2.1 稳压稳频电源逆变控制原理15-17
• 2.2 SPWM 波的调制方式17-19
• 2.2.1 单相单极性 SPWM 调制方式17-18
• 2.2.2 单相双极性 SPWM 调制方式18-19
• 2.3 逆变电源的主电路结构19
• 2.4 稳压稳频电源的逆变控制策略19-25
• 2.4.1 PID 控制算法20-21
• 2.4.2 无差拍控制算法21-22
• 2.4.3 重复控制算法22-23
• 2.4.4 电压电流双闭环瞬时值反馈控制控制算法23-24
• 2.4.5 滑块变结构控制算法24
• 2.4.6 模糊控制算法24-25
• 2.5 超级电容器的介绍25-29
• 2.5.1 超级电容器的分类25-26
• 2.5.2 超级电容器的特点26-27
• 2.5.3 超级电容器的应用现状27-29
• 第3章 稳压稳频电源的主电路设计29-34
• 3.1 稳压稳频电源的主电路分析29-31
• 3.2 稳压稳频电源主电路设计31-34
• 3.2.1 整流单元的设计31
• 3.2.2 逆变单元的设计31-32
• 3.2.3 滤波单元的设计32-34
• 第4章 补偿容量的计算及超级电容器的选定34-38
• 4.1 补偿量的计算34
• 4.2 所需超级电容容量的计算34-35
• 4.3 超级电容的选定35-36
• 4.4 超级电容组的设计36-38
• 第5章 主电路的改装设计38-46
• 5.1 稳压稳频电源的设计及其介绍38-40
• 5.2 超级电容组电路的改进设计40-46
• 5.2.1 充电电路的设计40-44
• 5.2.2 放电电路的设计44-46
• 第6章 实验结果分析46-50
• 6.1 充电过程的实验结果及分析46-47
• 6.2 设备正常运行情况的测试结果及分析47-48
• 6.3 设备发生故障时的测试结果及其分析48-50
• 结论与展望50-51
• 参考文献51-54
• 致谢54

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