[发明专利]一种基于功率预测的变速拖动曲线优化控制方法

权利要求书

1.一种基于功率预测的变速拖动曲线优化控制方法，其特征在于：这种基于功率预测的变速拖动曲线优化控制方法将测试的电机输入功率或抽油机系统工况参数数据，按傅里叶级数展开法进行优选变速拖动曲线，并进行综合节电率和周期载荷系数的计算，在满足约束条件的前提下，以综合节电率最大为目标，优化出电机变速拖动速度曲线，在进行平衡调整后，通过变频控制器将优化的变速拖动曲线应用到机-杆-泵系统中，使抽油机系统在节能平稳状况下运行，具体如下：

步骤一、建立数据库，该数据库包括抽油机数据库、电动机特性数据库，抽油机数据库包括抽油机结构尺寸参数、运动件转动惯量、传动比、平衡块数目、平衡块重量；电动机特性数据库由室内电机负载特性试验台测试获取，并拟合成相应特性函数；

步骤二、借助试验井模拟试验获取皮带、减速箱及四连杆处的节点功率与扭矩数据，对该数据处理后获得皮带、减速箱及四连杆的传动效率，并拟合成相应特性函数；

步骤三、向变速拖动优化程序中输入：冲程、冲次、泵挂、动液面、泵径、管径、杆柱组合及直径、含水率、套压、流压、油液密封、粘度；

步骤四、计算变速驱动时，抽油机运动特性与动力特性，包括悬点位移、悬点速度、悬点加速度、悬点载荷、减速箱扭矩、电机扭矩、电机功率、电机转速参数；

步骤五、按电流平衡法进行抽油机平衡调整，电流平衡度取值范围为65%-85%；

步骤六、在约束条件下，按目标函数                                                进行变速优化计算，约束条件为：

式中；

——计算目标函数的一系列相关参数；

——计算目标函数的计算函数；

——综合节电率（%）：；

——有功、无功功率（kW、kar）；

——无功经济当量，对于抽油机用电动机一般取0.05～0.08；

——电流平衡度（%）：;

——周期载荷系数：；

——输入电流、上冲程峰值电流、下冲程峰值电流（A）；

——杆柱工作最大应力、杆柱许用应力（MPa）；

——减速箱输出轴扭矩（N.m）；

——产量；

下标：

max——最大值；

i——序号；

c——恒速拖动时的相关参数；

e——相关设备额定值； 

步骤七、对输入功率曲线进行傅里叶系数展开计算，每展开一次都重复进行步骤四~步骤六的计算，一般傅里叶级数展开5～6次即可得到最优的变速拖动曲线；

步骤八、把优化的变速拖动曲线离散后的数值输入到抽油机专用变频控制器，控制电机按最优化变速拖动曲线变速运行。

2.根据权利要求1所述的基于功率预测的变速拖动曲线优化控制方法，其特征在于：所述的拟合成相应特性函数，对于三相异步电动机Y225S-8电机工作特性函数表达式：

转差率：；

功率因数：；

输入功率：；

输出电流：；

 电机效率：；

机械特性：；

对于三相异步电动机Y225M-8电机工作特性函数表达式：

转差率：；

功率因数：；

输入功率：；

输出电流：；

电机效率：；

机械特性：；

对于三相异步电动机Y250M-8电机工作特性函数表达式：

转差率：；

功率因数：；

输入功率：；

输出电流：；

电机效率：；

机械特性：。