基于PLC和变频技术的电机调速研究.pdf
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1、设备管理与维修2023 翼9(下)0引言随着油田开发规模和程度的提高,对电力的依赖性与日俱增;随着冶金行业对节能减排要求的不断深入,应用频率控制技术成为其发展的必然方向。随着我国电子行业的迅速发展1,以及电力系统的自动化控制技术的不断进步,频率控制技术已被越来越多地采用。实践证明,变频调速技术已广泛地用于工业领域2。1变频调速原理旋转磁场的旋转速度,即同步转速可以从电机公式导出:P0=60gi(1)定义转子转速为 p,根据电机阻力理论,推导出异步电机的转差率 r:r=P0-pP0(2)式(1)、式(2)中,p 为转子转速;P0为磁场速度;i 为电机的极对数;g 为工频频率。用变频调速来控制异步
2、电机,每个磁极的磁通量都要保持不变。若降低了磁场,就会使电机的磁芯达到最大的磁通量,从而使其不能达到最大的输出。如果磁通增大,铁芯的磁通就会饱和,导致励磁电流过高,而过高的温度甚至可能损坏电机。根据式(1)、式(2),可推导出异步调速电机的转速:p=P0(1-r)=60g(1-r)i(3)其中,异步电机的极对数 i 为固定值,异步电机的转速 p 与工频 g 成线性比例,因此只要工频改变,异步电动机的速度就可以改变。近年来,随着半导体技术的发展和数字控制的普及,矢量控制的运用范围从高性能发展到一般的传动,出现了变频空调、冰箱、变频洗衣机等产品。因此,采用变频技术进行节电改造,有着广泛的应用价值。
3、2系统建模以自动抽油机为例进行数学建模,在此基础上应用一种基于PID 的模糊算法来实现电机的变频调速,并对其进行仿真计算。该方法能得到最优的电机工作状态,这对该模式的优化有很大的作用,并通过对比与观测得到最优结果。该方法的建立直接影响到整个系统的模拟和操作,而该传递功能则为下一步的算法控制奠定了基础。以下是导出和展示的系统模型的流程。与开环速度控制方式比较,闭环变频控制能够达到更优的稳定速度控制。采用滑动角度转速的变频器可以达到恒定的转速,采用闭环方式可以极大改善变频器的运行效率。从电机的基本理论和机电理论来看,电机的扭矩是电机的核心参数。不计损耗的异步电机力学计算,恒值控制的异步电机机械转矩
4、为:Dv=Iq赘=3IR12S忆2/t灼1(S1+S2忆/t)2+(H1+H2忆)2(4)其中,在定值控制下,R1/灼1的值是固定的,式(4)可以改写为:Dv=3IR1灼1蓸蔀2t灼1S忆2(tS1+S2忆)2+t(H1+H2忆)2(5)当电机稳定运行时,t 较小,分母中包含 t 的项可以忽略,得到转矩的近似关系式:Dv=3IR1灼1蓸蔀2t灼1S2忆(6)滑动角速度可以定义为:灼t=t灼1(7)则式(6)可表示为:Dv=3IR1灼1蓸蔀2灼tS2忆(8)由于电机驱动抽油机运转,具有驱动负载的性能,因此建立恒定旋转负载下电驱动系统的运动公式:Dv-D1=MI伊鄣灼鄣d忆(9)z灼/zd 表示斜
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