潜油电泵采油是目前国内外各大油田机械采油的主要手段之一,其可靠性和高效性是油田持续稳产高产的重要保证。本课题以大港油田的潜油电泵电机为研究对象,就其转速估计问题进行分析研究,提出一种简单易行的无速度传感器速度辨识方法。 本文首先分析了潜油电泵的特殊工况,阐述了进行无速度传感器的电机速度辨识的重要性和必要性。对目前国内外的各种速度估计方法进行分析比较后,基于高频注入法,提出了一种简单易行的电机转速辨识方法,即对潜油电泵多节转子中的一节进行不对称处理(增加部分转子斜槽深度或宽度),以获得转子的凸极效应;给电机供电的同时在定子侧注入一系列高频电压信号,检测电路就可以通过检测在高频下的磁凸极相关信息从而获得电机的速度信息。课题的实现分为两部分:一、异步电机模型的构建。在MATLAB环境下由Simulink模块和S函数分别构建了定转子对称异步电机和具有磁凸极效应的异步电机仿真模型,并封装保存为电机库文件。根据高频注入原理建立了电机速度检测框架,通过仿真分析得出改造后的电机更易于实现简单、精确的速度估计,尤其是在低速或极低速时其优点更加突出。二、速度辨识算法硬件的设计。用Dspbuilder将在MATLAB中建立的速度检测算法仿真模型MDL(.mdl格式)转换为VHDL(.vhdl硬件描述语言格式),并基于QuartusII4.0、Synplify以及ModelSim软件平台完成程序的分析与综合、仿真、适配等,生成适合逻辑可编程器件FPGA的下载文件,最终完成算法的硬件设计。 仿真实验结果证明了本文所提出的电机转速辨识方法的正确性,且这种速度辨识方法可以在转子速度很低时仍能有很好的精度和动态性能,这些对于潜油电泵来说都具有较强的实用价值。还对系统中存在的不足和需要改进的地方进行了说明,这是作者以后需要加以研究和改进的地方。