文档介绍：中国石油大学(华东)
硕士学位论文
钻机无功补偿和谐波抑制控制器的研究与设计
姓名:赵大伟
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:马西庚
20090501
摘要随着我国石油工业的发展,电驱动钻机在石油钻井行业中的应用日益普及,而钻机的无功功率、抑制谐波、提升电驱动钻机的功率因数,已成为一个现实而又紧迫的课题。偿和谐波抑制控制器,实现了对钻机无功功率的动态补偿,并能够有效地抑制谐波。信号调理电路、锁相环电路、通信接口电路、驱动及保护电路以及液晶显示等功能电路,能够实现电压电流信号的采集、有功无功及谐波的计算、电容器和电抗器的投切触发、好的特点。在软件方面,采用镅院突惚嘤镅曰旌媳喑蹋杓票嘈戳丝刂破鞯目刂瞥功功率作为判据,与常见的以功率因数为判据相比,可以避免轻载时的投切振荡,使无本文完成了控制器样机的研制,并通过试验对控制器的功能进行了初步的验证。试验结果表明,所研制的旌闲臀薰Σ钩ズ托巢ㄒ种瓶刂破魃杓坪侠恚扑憔关键词:无功补偿;谐波抑制;数字信号处理器;蛔昊电驱动系统中绝大多数用电设备属于感性负载,不仅降低了系统的功率因数,而且带来了谐波污染问题,严重恶化了电能质量,干扰了其它用电设备的运行。因此,补偿系统本文针对目前常用的晶闸管控制电抗器途д⒐芡肚械缛萜无功补偿装置各自的缺点,结合钻机负载的实际情况,设计了一种旌闲投薰Σ在硬件设计方面,本文采用魑?刂破鞯闹鰿,同时设计了主电路的故障保护以及人机交互等功能,具有比传统的单片机控制运算速度高,实时性序,遵循模块化设计原则,提高了软件的通用性和易维护性。在无功补偿原则上,以无功调节更为合理。度高,响应速度快,具有较好的应用前景。
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指导教师签名:』生学位论文作者签名:叁叁』查日期:≯∥产鲁迦日期:。晗缭铲日关于学位论文的独创性声明学位论文使用授权书暾牛日本人郑重声明:所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含本人或他人为获得中国石油本人完全同意中国石油大学6有权使用本学位论文ǖú幌抻谄溆刷版和电子版褂梅绞桨ǖú幌抻冢罕A粞宦畚模垂娑ㄏ蚬矣泄夭棵机构徒谎宦畚模匝踅涣魑D康脑秃徒换谎宦畚模市硌宦畚谋徊樵摹借阅和复印,将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。日期:成果,论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知,除文中已经加以标注和致谢外,大学6或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名:
第引言课题的研究背景及意义还要从供电系统中吸收大量的无功功率低车墓β室蚴/备涸钻井是勘探和开采石油及天然气资源的重要环节,是勘探和开发石油的重要手段,在整个油气田开采过程中处于中心地位。近年来,电驱动钻机在石油钻井行业中获得了具有无级调速、恒功率柔性传动、适应负载能力强、安装运移性好等诸多优点,易于实现对转矩、速度、加减速度及位置的控制,实现钻井的自动化和智能化。然而,在钻机供电系统中,绝大多数用电设备属于感性负载,如直流电机、交流异步电动机、变压器等,这些非线性负载的存在给系统的运行带来了一系列的问题,其中最为严重的是功率因数降低和谐波污染的问题,补偿系统的无功功率、抑制谐波和提高功率因数己成为电钻机驱动系统中的感性用电设备在投入运行时,除了消耗大量的有功功率猓吸收的有功功率为定值时,其无功功率越大,功率因数越低,视在功率就越大,从而增大了流过供电系统的电流,这就需要增大发电机、变压器及其它电气设备的容量,同时电力用户的起动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大,造成了能源的损耗和成本费用的增加【浚辉诖渫泄β是榭鱿拢艿缌鞯脑龃螅瓜呗芳氨溲蛊鞯牡缒损耗和电压降增大,直接影响了电网的供电质量,不利于电力的输送与合理应用。采用电驱动系统拖动钻井机械,通常需要较大功率的电动机,在钻井过程中,负荷经常急剧变化,带有突加突卸的特点,对电网产生重复性的无功冲击,造成电网电压波形畸变,产生高次谐波,导致电压的严重波动和功率因数的恶化,影响了其他电气设备的正常工作,降低电能的生产、传输和利用的效率【俊P巢ǖ拇嬖冢崾狗⒌缁⒈溲器、电动机、补偿电容器及电缆产生附加热效应,增加了无功损耗:谐波还会产生机械振动、噪声和过电压,使变压器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短,甚至损坏;谐波会引起公用电网中局部的并联和串联谐振,使谐波含量放大,造成电容器等设备烧毁;谐波会使继电保护和自动装置误动作,使电气测量仪表计量不准确:谐