[发明专利]一种直驱螺杆泵智能控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直驱螺杆泵智能控制方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

目前油田在用的螺杆泵地面直接驱动装置控制技术均采用位置传感器检测方式来实现。直驱装置驱动电机上部装有的位置传感器，是转子位置的反馈元件，一般采用磁编码器、霍尔器件或光电码盘等，位置传感器负责提供电机转子转动的位置信号。专用驱动器一般都采用转子自同步矢量控制技术和DSP控制内核，动态追踪最佳矢量角，驱动器根据转子位置向电机提供最合适的驱动电流，负载增高电流提升，反之负载降低电流也随之降低，实现负载自动跟踪调整，达到节能目的，使得单位电流的出力达到最大，进一步提升电机效率。

螺杆泵地面直接驱动装置所用电机必需能够满足井下螺杆泵的工作特性，如高启动力矩、频繁的瞬时过载能力、低转速范围内的速度连续调节等。永磁式力矩电机属于低速伺服电动机，通常使用在堵转或低速情况下。其特点是堵转力矩大，空载转速低，不需要任何减速装置可直接驱动负载，过载能力强。长期堵转时能产生足够大的转矩而不损坏。控制方式如图1所示。

系统的最主要的特点之一就是可以实现速度实时调节。与普通的感应电机变频系统相比，本系统中多设置了一个测角元件-位置传感器，它可以随时提供转子的位置和速度，因此系统可以实现从0转速到最高转速的连续转速调节和转速闭环控制。没有位置或者速度传感器，就无法知道转子的实际转速，就不能实现转速闭环控制，这就是本系统的基本原理。具体地，如果在面板上设置了一个转速数值，那么系统启动后就由位置传感器检测转子的速度并反馈给控制单元；如果没达到设定值就继续升速，如果超过了就减速，使电机的实际速度始终维持在设定的数值上。在采用转速控制的基础上，电机的力矩可以实现自动跟踪负载，如果突然力矩加大了，那么电机转速就会降低，系统就会自动控制，升高电压以维持住转速，反过来也一样。

但由于螺杆泵地面直接驱动装置露天使用、严重污染、剧烈振动的场合，环境较恶劣，导致位置传感器发生故障停机的几率较高，经常造成油田螺杆泵井生产时控制效率降低，影响原油产量。

发明内容

本发明提供了一种直驱螺杆泵智能控制方法，用于解决现有螺杆泵地面直接驱动装置存在的故障几率较高、控制效率较低的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种直驱螺杆泵智能控制方法，包括：

利用高频的定子电压分量和对产生的定子电流进行解调，附加的电压分量产生均值为零的转矩和可忽略的转矩、位置波动，电流分量的幅值因为电动机的凸极效应依赖于转子位置角，与高频附加电压矢量的位置角联系起来，在内永磁同步电动机中当电流幅值的最大值发生在电压矢量与最大电感轴重合的时候，识别转子轴的绝对位置，以实现对直驱螺杆泵的无位置控制。

本发明的直驱螺杆泵智能控制方法取消了直驱螺杆泵的位置传感器，大幅提高了直驱螺杆泵运行的稳定性，提高了电动机的控制效率，降低了直驱螺杆泵的成本，弥补了原有技术不足，提高了油田开发效益。

附图说明

图1为现有力矩电机的驱动系统原理框图；

图2为本发明的具体实施方式提供的识别转子d、q轴的绝对位置构成的控制示意图；

图3为本发明的具体实施方式提供的电流闭环控制和速度闭环控制的原理示意图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

一种直驱螺杆泵智能控制方法，其特征在于，包括：

利用高频的定子电压分量和对产生的定子电流进行解调，附加的电压分量产生均值为零的转矩和可忽略的转矩、位置波动，电流分量的幅值因为电动机的凸极效应依赖于转子位置角，与高频附加电压矢量的位置角联系起来，在内永磁同步电动机中当电流幅值的最大值发生在电压矢量与最大电感轴重合的时候，识别转子轴的绝对位置，以实现对直驱螺杆泵的无位置控制。