抽油机－电动机系统动态仿真及其在节能控制中的应用

【摘要】： 论文深入分析和研究了抽油机—电动机系统的运动规律,对该系统建立了完善的一维数学模型,并结合MATLAB工具进行了仿真和节能控制的研究。 本文首先建立了感应电机准饱和模型,以及光杆负荷为恒值的抽油机负载模型,并用感应电机带此类负载进行仿真研究。然后重点研究了抽油杆柱振动规律,推导并求解出波动方程;在此基础上,建立了考虑电机转速波动以及抽油杆柱纵向振动的完善的抽油机—电动机一维动态模型。此外,论文对曲柄平衡及断续供电方法进行了仿真研究,仿真结果表明,对于平衡的抽油机电动机系统,断续供电结合星角转换控制,可以获得更高的节能效果。 【关键词】：感应电机 抽油机 波动方程 节能
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 中文摘要3
• 英文摘要3-6
• 第一章 引言6-11
• 1.1 概述6-7
• 1.1.1 节约能源的重要性6
• 1.1.2 异步电动机节能概况6-7
• 1.2 国内外研究现状7-9
• 1.2.1 基于MATLAB的感应电机仿真研究现状7-8
• 1.2.2 有杆抽油系统仿真研究现状8-9
• 1.3 论文主要内容9-11
• 第二章 感应电机的数学模型及仿真研究11-22
• 2.1 感应电机在ABC坐标下线性数学模型11-14
• 2.2 感应电机在αβ0坐标系统下的数学方程14-17
• 2.3 考虑主磁路饱和时的三相异步电机数学模型17-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 抽油机电机负载的建模及仿真22-38
• 3.1 抽油机电机的负载特性22-23
• 3.2 感应电机的电动与发电两种不同工作状态23-24
• 3.3 抽油机负载的数学模型24-34
• 3.3.1 曲柄运动规律的建模25-32
• 3.3.2 抽油机运动规律的建模32-34
• 3.4 抽油机负载的SIMUlink建模与仿真34-35
• 3.5 准饱和异步电机带抽油机负载的仿真35-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 抽油杆振动特性及其对电机负载曲线的影响38-58
• 4.1 抽油杆柱建模38
• 4.2 抽油杆受力分析38-40
• 4.3 波动方程的求解40-50
• 4.3.1 波动方程的建立40-41
• 4.3.2 油液阻尼系数的确定41
• 4.3.3 抽油杆柱波动方程的边界条件41-42
• 4.3.4 波动方程的差分格式42-43
• 4.3.5 边界条件的差分形式43-44
• 4.3.6 泵负荷时间函数模拟44-45
• 4.3.7 初始条件的确定45-46
• 4.3.8 波动方程的解法46-47
• 4.3.9 流程图47-48
• 4.3.10 仿真研究48-50
• 4.4 电机转速波动时抽油机-电动机系统动特性的预测50-56
• 4.4.1 运动微分方程的数值解法50
• 4.4.2 抽油杆柱的波动方程50-51
• 4.4.3 系统耦合方程组的数值解51-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第五章 抽油机-电动机系统动态模型在节能控制中的应用58-69
• 5.1 抽油机—电动机系统曲柄平衡的问题58-65
• 5.1.1 光杆负荷为恒值的抽油机—电动机系统曲柄平衡的调整计算58-62
• 5.1.2 抽油机—电动机系统动态模型曲柄平衡的调整计算62-65
• 5.2 抽油机—电动机系统断续供电节能控制方法65-67
• 5.2.1 断续供电节能理论65
• 5.2.2 仿真研究65-67
• 5.3 本章小结67-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 6.1 结论69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 附录75-76
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况76

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