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任較大的手動送鉆,自動送鉆可以更好的實現數字化控制、動態(tài)控制和閉環(huán)控制。根據使用環(huán)境和作業(yè)工藝的不同,自動送鉆能夠實現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恒轉速和恒轉矩控制,一般采用變頻控制來實現。
　　本文以鉆井電機為控制對象,首先根據電機的穩(wěn)態(tài)模型,在Simulink環(huán)境下搭建了恒壓頻比控制仿真模型,分別進行了恒轉速控制、恒轉

2、矩控制和低頻帶載性能的仿真。仿真結果表明:恒壓頻比控制能夠實現一般交流調速系統(tǒng)的要求,但是其系統(tǒng)性能不高,速度動態(tài)特性較差,存在超調和波動,電機轉矩利用率低,其控制曲線會隨著負載的變化而變化。低頻工作時,會出現轉矩減小、轉矩脈動、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學模型是一組復雜的非線性方程。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的恒轉速控制、恒轉矩控制和低頻帶載性能的仿真。從仿真結果看,間接矢量控制系統(tǒng)穩(wěn)定,轉速可調且跟蹤能力較強,系統(tǒng)無超調,轉速和轉矩的改變