潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法
【專利摘要】潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法，涉及潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。解決了伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)器輸出電壓變化率高，導(dǎo)致電機(jī)的絕緣和軸承損壞，同時(shí)驅(qū)動(dòng)方法大多采用編碼器反饋檢測(cè)信號(hào)的方法，存在信號(hào)延遲和易受干擾的缺陷，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題。伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出端與輸出濾波器的輸入端連接，輸出濾波器的輸出端通過(guò)電機(jī)動(dòng)力電纜與伺服永磁同步電機(jī)的輸入端連接，輸出濾波器中的第一電感與第四電感串聯(lián)在第一相導(dǎo)線中，第二電感、第五電感和補(bǔ)償電感串聯(lián)在第二相導(dǎo)線中，第三電感與第六電感串聯(lián)在第三相導(dǎo)線中。本發(fā)明適用于潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)。
【專利說(shuō)明】潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]交流電機(jī)的速度和為該電機(jī)供電的電壓的頻率成正比，而電機(jī)的反電勢(shì)，即電機(jī)的電壓和速度成正比。要達(dá)到電機(jī)速度連續(xù)可調(diào)，需要一個(gè)頻率和幅值都連續(xù)可變的交流電壓。對(duì)常規(guī)的交流電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如圖2，其電機(jī)動(dòng)力電纜一般不會(huì)超過(guò)30m，輸出電壓dv/dt不是問(wèn)題，而本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)動(dòng)力電纜可達(dá)2000m，是常規(guī)系統(tǒng)的60多倍。當(dāng)動(dòng)力電纜的長(zhǎng)度超過(guò)一定的值，以及通過(guò)電纜傳輸?shù)碾妷汉碗娏骺焖僮兓瘯r(shí)，電纜的電氣參數(shù)，如電阻、電容、電感等，不能如常規(guī)按集中參數(shù)處理，而是分布參數(shù)，電纜傳輸?shù)碾娏浚妷汉碗娏饕脖仨毎磦鬏斁€理論來(lái)處理，電壓和電流不僅僅是時(shí)間的函數(shù)，同時(shí)也是位置的函數(shù)，它們沿電纜長(zhǎng)度的方向是一種傳輸波。因此，需要對(duì)采用脈寬調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生的電壓通過(guò)長(zhǎng)動(dòng)力電纜而可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析。
[0003]電壓變化率dv/dt很高時(shí)，電壓波沿電纜長(zhǎng)度的方向傳輸，當(dāng)電壓波到達(dá)分布參數(shù)變化的位置，如電機(jī)的接線盒，會(huì)產(chǎn)生折射和反射，這種反射會(huì)在電機(jī)繞組產(chǎn)生高達(dá)驅(qū)動(dòng)器輸出電壓三倍的電壓，使電壓變化率dv/dt更高，從而在各相繞組之間以及相繞組和機(jī)殼之間的寄生電容流過(guò)高頻電流，這種高電壓和高頻電流會(huì)弓I起電機(jī)的絕緣和軸承損壞。
[0004]由于潛油螺桿泵系統(tǒng)的特殊應(yīng)用環(huán)境，決定了動(dòng)力電纜采用扁平狀設(shè)計(jì)。由于扁平動(dòng)力電纜的幾何不對(duì)稱其三相電感也是不對(duì)稱的，即動(dòng)力電纜中間相的電感值和其它兩相的不一樣大，且長(zhǎng)度越長(zhǎng)，電感的差別越大。伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)電力電纜傳輸交流電壓給伺服永磁同步電機(jī)。當(dāng)其長(zhǎng)度超過(guò)一定的值時(shí)，這種動(dòng)力電纜電感的不對(duì)稱會(huì)嚴(yán)重影響電機(jī)的控制，，尤其對(duì)確定電機(jī)N極角度的精度的影響更為嚴(yán)重，而電機(jī)N極角度的正確與否直接關(guān)系到電機(jī)的平穩(wěn)和可靠起動(dòng)。
[0005]交流電機(jī)的控制很復(fù)雜，交流電機(jī)有三相繞組，從三相電流中無(wú)法區(qū)分勵(lì)磁電流和力矩電流，不像直流電機(jī)勵(lì)磁電流和力矩電流可分別控制。現(xiàn)有交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法大多是采用編碼器反饋，同步機(jī)轉(zhuǎn)子的位置可通過(guò)編碼器測(cè)得，如圖3所示，轉(zhuǎn)子磁極N極的方向就是前述的d-電流方向，轉(zhuǎn)子電角度位移90°為q_電流方向。若使用編碼器，其檢測(cè)信號(hào)反饋至地面控制器，存在著延遲，無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的反饋，尤其信號(hào)多為弱電傳輸，易受干擾。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中由于驅(qū)動(dòng)器輸出電壓變化率高，導(dǎo)致電機(jī)的絕緣和軸承損壞的問(wèn)題，同時(shí)由于現(xiàn)有交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法大多采用編碼器反饋檢測(cè)信號(hào)的方法，存在信號(hào)延遲和易受干擾的缺陷，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題，提出了潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法。
[0007]潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服永磁同步電機(jī)和輸出濾波器，所述伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出端與輸出濾波器的輸入端連接，輸出濾波器的輸出端通過(guò)電機(jī)動(dòng)力電纜與伺服永磁同步電機(jī)的輸入端連接，所述輸出濾波器包括共模電感、三相電感和補(bǔ)償電感，所述共模電感包括第一電感、第二電感和第三電感，三相電感包括第四電感、第五電感和第六電感，所述第一電感與第四電感串聯(lián)在第一相導(dǎo)線中，第二電感、第五電感和補(bǔ)償電感串聯(lián)在第二相導(dǎo)線中，第三電感與第六電感串聯(lián)在第三相導(dǎo)線中。
[0008]所述伺服驅(qū)動(dòng)器包括電源、一號(hào)功率開(kāi)關(guān)、二號(hào)功率開(kāi)關(guān)、三號(hào)功率開(kāi)關(guān)、四號(hào)功率開(kāi)關(guān)、五號(hào)功率開(kāi)關(guān)和六號(hào)功率開(kāi)關(guān)，所述一號(hào)功率開(kāi)關(guān)、二號(hào)功率開(kāi)關(guān)、三號(hào)功率開(kāi)關(guān)、四號(hào)功率開(kāi)關(guān)、五號(hào)功率開(kāi)關(guān)和六號(hào)功率開(kāi)關(guān)的電路結(jié)構(gòu)相同，一號(hào)功率開(kāi)關(guān)包括二極管和三極管，二極管的陰極與三極管的集電極連接，二極管的陽(yáng)極與三極管的發(fā)射極連接，電源的正極同時(shí)與二號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的發(fā)射極、四號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的發(fā)射極和六號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的發(fā)射極連接，電源的負(fù)極同時(shí)與一號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的集電極、三號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的集電極和五號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的集電極連接，一號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的發(fā)射極同時(shí)與二號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的集電極和輸出濾波器的第一信號(hào)輸入端連接，三號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的發(fā)射極同時(shí)與四號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的集電極和輸出濾波器的第二信號(hào)輸入端連接，五號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的發(fā)射極同時(shí)與六號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的集電極和輸出濾波器的第三信號(hào)輸入端連接。
[0009]所述伺服驅(qū)動(dòng)器還包括信號(hào)處理器，所述信號(hào)處理器的第一脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與一號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的基極連接，信號(hào)處理器的第二脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與二號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的基極連接，信號(hào)處理器的第三脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與三號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的基極連接，信號(hào)處理器的第四脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與四號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的基極連接，信號(hào)處理器的第五脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與五號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的基極連接，信號(hào)處理器的第六脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與六號(hào)功率開(kāi)關(guān)的三極管的基極連接。
[0010]所述信號(hào)處理器還用于檢測(cè)電機(jī)電流。
[0011]潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，它包括以下步驟:
[0012]步驟一、信號(hào)處理器產(chǎn)生六路脈寬調(diào)制信號(hào)，分別控制一號(hào)功率開(kāi)關(guān)、二號(hào)功率開(kāi)關(guān)、三號(hào)功率開(kāi)關(guān)、四號(hào)功率開(kāi)關(guān)、五號(hào)功率開(kāi)關(guān)和六號(hào)功率開(kāi)關(guān)的通斷，對(duì)伺服永磁同步電機(jī)進(jìn)行電壓高頻注入；
[0013]步驟二、信號(hào)處理器檢測(cè)伺服永磁同步電機(jī)的電流，根據(jù)伺服永磁同步電機(jī)的電壓和電流獲得34極的位置，即磁通初始角度；
[0014]步驟三、分別在(1-軸的正方向和反方向注入電壓脈沖，確定~極的角度，即(1-軸的正方向；
[0015]步驟四、獲得了磁通初始角度和(1-軸的正方向后，信號(hào)處理器采用無(wú)編碼器矢量控制方法啟動(dòng)運(yùn)行伺服永磁同步電機(jī)。
[0016]有益效果:本發(fā)明所述的伺服驅(qū)動(dòng)器放置在地面，伺服永磁同步電機(jī)放置在深度上百米甚至幾千米的井下，伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)電纜為伺服永磁同步電機(jī)提供動(dòng)力。輸出濾波器能夠抑制對(duì)地電流，在一定范圍內(nèi)限制對(duì)地漏電流，以確保伺服驅(qū)動(dòng)器的正常工作，避免電磁干擾和伺服永磁同步電機(jī)的軸承的損壞；同時(shí)能夠抑制電壓、電流在變頻器和電機(jī)間的反射，避免電機(jī)過(guò)電壓引起的電機(jī)絕緣損壞，進(jìn)而能夠有效地解決由于驅(qū)動(dòng)器輸出電壓變化率高，導(dǎo)致電機(jī)的絕緣和軸承損壞的問(wèn)題；補(bǔ)償由于動(dòng)力電纜幾何不對(duì)稱而引起的系統(tǒng)中三相電感的不對(duì)稱，從而消除電感不對(duì)稱對(duì)電機(jī)控制的影響【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為【具體實(shí)施方式】一所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為常規(guī)交流電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為同步電機(jī)轉(zhuǎn)子和磁通初始角度的示意圖；
[0020]圖4為【具體實(shí)施方式】六所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法的流程圖；
[0021]圖5為【具體實(shí)施方式】一所述的輸出濾波器2的電氣原理圖。
【具體實(shí)施方式】[0022]【具體實(shí)施方式】一、結(jié)合圖1說(shuō)明本【具體實(shí)施方式】，本【具體實(shí)施方式】所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動(dòng)器1和伺服永磁同步電機(jī)3，它還包括輸出濾波器2，所述伺服驅(qū)動(dòng)器1的輸出端與輸出濾波器2的輸入端連接，輸出濾波器2的輸出端通過(guò)電機(jī)動(dòng)力電纜與伺服永磁同步電機(jī)3的輸入端連接，所述輸出濾波器2包括共模電感2-1、三相電感2-2和補(bǔ)償電感10，所述共模電感2-1包括第一電感111、第二電感112和第三電感112，三相電感2-2包括第四電感121、第五電感122和第六電感123，所述第一電感111與第四電感121串聯(lián)在第一相導(dǎo)線中，第二電感112、第五電感122和補(bǔ)償電感10串聯(lián)在第二相導(dǎo)線中，第三電感112與第六電感123串聯(lián)在第三相導(dǎo)線中。
[0023]本實(shí)施方式中，伺服驅(qū)動(dòng)器1放置在地面，伺服永磁同步電機(jī)3放置在深度上百米甚至幾千米的井下，伺服驅(qū)動(dòng)器1通過(guò)電纜為伺服永磁同步電機(jī)3提供動(dòng)力。
[0024]本實(shí)施方式所述的輸出濾波器2能夠抑制對(duì)地電流，在一定范圍內(nèi)限制對(duì)地漏電流，以確保伺服驅(qū)動(dòng)器的正常工作，避免電磁干擾和伺服永磁同步電機(jī)的軸承的損壞；同時(shí)能夠抑制電壓、電流在變頻器和電機(jī)間的反射，避免電機(jī)過(guò)電壓引起的電機(jī)絕緣損壞。
[0025]本實(shí)施方式中，共模電感2-1用于抑制高速信號(hào)線產(chǎn)生的電磁波輻射，通過(guò)調(diào)整三相電感2-2中的電感值大小可以抑制動(dòng)力電感的電壓變化率，補(bǔ)償電感10用于補(bǔ)償三相導(dǎo)線之間存在的電感差異，使得伺服驅(qū)動(dòng)器1能夠更加正確和精確地控制電機(jī)工作。
[0026]【具體實(shí)施方式】二、本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別在于，所述輸出濾波器2的型號(hào)為2X00^-0050-2114。
[0027]【具體實(shí)施方式】三、結(jié)合圖1說(shuō)明本【具體實(shí)施方式】，本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別在于，所述伺服驅(qū)動(dòng)器1包括電源1-7、一號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-1、二號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-2、三號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-3、四號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-4、五號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-5和六號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-6，所述一號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-1、二號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-2、三號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-3、四號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-4、五號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-5和六號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-6的電路結(jié)構(gòu)相同,一號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-1包括二極管和三極管，二極管的陰極與三極管的集電極連接，二極管的陽(yáng)極與三極管的發(fā)射極連接，電源1-7的正極同時(shí)與二號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-2的三極管的發(fā)射極、四號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-4的三極管的發(fā)射極和六號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-6的三極管的發(fā)射極連接，電源1-7的負(fù)極同時(shí)與一號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-1的三極管的集電極、三號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-3的三極管的集電極和五號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-5的三極管的集電極連接，一號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-1的三極管的發(fā)射極同時(shí)與二號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-2的三極管的集電極和輸出濾波器2的第一信號(hào)輸入端連接,三號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-3的三極管的發(fā)射極同時(shí)與四號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-4的三極管的集電極和輸出濾波器2的第二信號(hào)輸入端連接，五號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-5的三極管的發(fā)射極同時(shí)與六號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-6的三極管的集電極和輸出濾波器2的第三信號(hào)輸入端連接。
[0028]【具體實(shí)施方式】四、結(jié)合圖1說(shuō)明本【具體實(shí)施方式】，本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】二所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別在于，所述伺服驅(qū)動(dòng)器還包括信號(hào)處理器，所述伺服驅(qū)動(dòng)器1還包括信號(hào)處理器1-8，所述信號(hào)處理器1-8的第一脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與一號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-1的三極管的基極連接，信號(hào)處理器1-8的第二脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與二號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-2的三極管的基極連接，信號(hào)處理器1-8的第三脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與三號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-3的三極管的基極連接，信號(hào)處理器1-8的第四脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與四號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-4的三極管的基極連接，信號(hào)處理器1-8的第五脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與五號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-5的三極管的基極連接，信號(hào)處理器1-8的第六脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與六號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-6的三極管的基極連接。[0029]【具體實(shí)施方式】五、本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】三所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別在于，所述信號(hào)處理器1-8還用于檢測(cè)電機(jī)電流。
[0030]交流電機(jī)的速度和為該電機(jī)供電的電壓的頻率成正比，而電機(jī)的反電勢(shì)，即電機(jī)的電壓和速度成正比。要達(dá)到電機(jī)速度連續(xù)可調(diào)，需要一個(gè)頻率和幅值都連續(xù)可變的交流電壓。本發(fā)明所述的伺服驅(qū)動(dòng)器1可以產(chǎn)生這樣的電壓給伺服永磁同步電機(jī)3提供電源，使其運(yùn)行速度連續(xù)可調(diào)。
[0031]產(chǎn)生一個(gè)頻率和幅值連續(xù)可變的交流電壓通常采用脈寬調(diào)制技術(shù)。伺服驅(qū)動(dòng)器1內(nèi)的信號(hào)處理器1-8產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)來(lái)適當(dāng)?shù)乜刂乞?qū)動(dòng)器的六個(gè)功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷，通過(guò)重復(fù)不斷地開(kāi)通和關(guān)斷可以達(dá)到從母線電壓的直流產(chǎn)生給伺服永磁同步電機(jī)3提供交流電壓。這樣產(chǎn)生的電壓是一系列的方波，一個(gè)開(kāi)通和關(guān)斷周期的方波電壓的平均值和當(dāng)前伺服永磁同步電機(jī)3所需要的交流電壓的副值相等。
[0032]為了得到一個(gè)高質(zhì)量的交流電壓，功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷必須以較高的頻率重復(fù)，比如每秒鐘重復(fù)4000次，即4紐2，這個(gè)重復(fù)頻率稱之為開(kāi)關(guān)頻率。功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)損耗，為了降低開(kāi)關(guān)損耗，希望開(kāi)通和關(guān)斷的速度盡可能的快，這種快速的開(kāi)通和關(guān)斷會(huì)使伺服驅(qū)動(dòng)器1所產(chǎn)生的輸出方波電壓的上升和下降很快，亦即輸出電壓^/(1^非常的高。
[0033]對(duì)常規(guī)的交流電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其電機(jī)動(dòng)力電纜一般不會(huì)超過(guò)30%輸出電壓如/也不是問(wèn)題，而本發(fā)明所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)動(dòng)力電纜可達(dá)2000%是常規(guī)系統(tǒng)的60多倍。當(dāng)動(dòng)力電纜的長(zhǎng)度超過(guò)一定的值，以及通過(guò)電纜傳輸?shù)碾妷汉碗娏骺焖僮兓瘯r(shí)，電纜的電氣參數(shù)，不能如常規(guī)按集中參數(shù)處理，而是分布參數(shù)，電纜傳輸?shù)碾娏?，電壓和電流也必須按傳輸線理論來(lái)處理，電壓和電流不僅僅是時(shí)間的函數(shù)，同時(shí)也是位置的函數(shù)，它們沿電纜長(zhǎng)度的方向是一種傳輸波。因此，需要對(duì)采用脈寬調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生的電壓通過(guò)長(zhǎng)動(dòng)力電纜而可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析。
[0034]首先，電壓變化率如/也很高時(shí)，電壓波沿電纜長(zhǎng)度的方向傳輸，當(dāng)電壓波到達(dá)分布參數(shù)變化的位置，如電機(jī)的接線盒，會(huì)產(chǎn)生折射和反射，這種反射會(huì)在電機(jī)繞組產(chǎn)生高達(dá)驅(qū)動(dòng)器輸出電壓三倍的電壓，使電壓變化率如/也更高，從而在各相繞組之間以及相繞組和機(jī)殼之間的寄生電容流過(guò)高頻電流，這種高電壓和高頻電流會(huì)引起電機(jī)的絕緣和軸承損壞。
[0035]其次，為了保護(hù)井下動(dòng)力電纜，電纜具備良好的金屬鎧裝保護(hù)，即電纜的屏蔽，使用中金屬鎧裝和大地連接，如此，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電纜各相線和大地間的電容很大，如不采取特殊措施，功率開(kāi)關(guān)工作時(shí)，對(duì)地漏電流隨動(dòng)力線的長(zhǎng)度增加而變大，會(huì)引起嚴(yán)重的電磁干擾，及變頻器損壞等，無(wú)法啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。
[0036]【具體實(shí)施方式】六、結(jié)合圖3和圖4說(shuō)明本【具體實(shí)施方式】，【具體實(shí)施方式】五所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法包括以下步驟:
[0037]步驟一、信號(hào)處理器1-8產(chǎn)生六路脈寬調(diào)制信號(hào)，分別控制一號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-1、二號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-2、三號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-3、四號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-4、五號(hào)功率開(kāi)關(guān)1-5和六號(hào)功率開(kāi)關(guān)
1-6的通斷，對(duì)伺服永磁同步電機(jī)3進(jìn)行電壓高頻注入；
[0038]步驟二、信號(hào)處理器1-8檢測(cè)伺服永磁同步電機(jī)3的電流，根據(jù)伺服永磁同步電機(jī)3的電壓和電流獲得5,極的位置，即磁通初始角度；
[0039]步驟三、分別在(1-軸的正方向和反方向注入電壓脈沖，確定~極的角度，即(1-軸的正方向；
[0040]步驟四、獲得了磁通初始角度和(1-軸的正方向后，信號(hào)處理器1-8采用無(wú)編碼器矢量控制方法啟動(dòng)運(yùn)行伺服永磁同步電機(jī)3。
[0041]本實(shí)施方式所述的驅(qū)動(dòng)方法采用無(wú)編碼器矢量控制方法，伺服驅(qū)動(dòng)器1與伺服永磁同步電機(jī)3僅需要三根三相動(dòng)力線連接即可，在啟動(dòng)伺服永磁同步電機(jī)3運(yùn)行前先獲得伺服永磁同步電機(jī)3磁通初始角度確保電機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)，避免了伺服永磁同步電機(jī)3在啟動(dòng)時(shí)發(fā)生反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生機(jī)械沖擊，導(dǎo)致伺服永磁同步電機(jī)3機(jī)械部件疲勞，縮短其工作壽命的缺陷。
[0042]本實(shí)施方式中，對(duì)伺服永磁同步電機(jī)3進(jìn)行電壓高頻注入之后需要等待一段時(shí)間再對(duì)伺服永磁同步電機(jī)3的電流進(jìn)行檢測(cè)，等待時(shí)間的長(zhǎng)短與伺服永磁同步電機(jī)3的定子繞組的時(shí)間常數(shù)相關(guān)。
【權(quán)利要求】
1.潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它包括伺服驅(qū)動(dòng)器(1)和伺服永磁同步電機(jī)(3),其特征在于，它還包括輸出濾波器(2),所述伺服驅(qū)動(dòng)器(1)的輸出端與輸出濾波器(2)的輸入端連接，輸出濾波器(2)的輸出端通過(guò)電機(jī)動(dòng)力電纜與伺服永磁同步電機(jī)(3)的輸入端連接，所述輸出濾波器(2)包括共模電感〔2-0、三相電感(2-2)和補(bǔ)償電感(⑶)，所述共模電感(2-1)包括第一電感110、第二電感([12)和第三電感([12),三相電感(2-2)包括第四電感(121^第五電感(122)和第六電感(123),所述第一電感(111)與第四電感(121)串聯(lián)在第一相導(dǎo)線中，第二電感(112^第五電感(122)和補(bǔ)償電感(10)串聯(lián)在第二相導(dǎo)線中，第三電感([12)與第六電感([23)串聯(lián)在第三相導(dǎo)線中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出濾波器(2)的型號(hào)為21(0(^-0050-剛14。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服驅(qū)動(dòng)器(1)包括電源(1-7〉、一號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-0、二號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-2?、三號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-3?、四號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-4〉、五號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-5)和六號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-6),所述一號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-0、二號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-2〉、三號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-3).四號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-4).五號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-5)和六號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-6)的電路結(jié)構(gòu)相同，一號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-1)包括二極管和三極管，二極管的陰極與三極管的集電極連接，二極管的陽(yáng)極與三極管的發(fā)射極連接，電源(1-7)的正極同時(shí)與二號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-2)的三極管的發(fā)射極、四號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-4)的三極管的發(fā)射極和六號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-6)的三極管的發(fā)射極連接，電源(1-7)的負(fù)極同時(shí)與一號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-1)的三極管的集電極、三號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-3)的三極管的集電極和五號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-5)的三極管的集電極連接，一號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-1)的三極管的發(fā)射極同時(shí)與二號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-2)的三極管的集電極和輸出濾波器(2)的第一信號(hào)輸入端連接，三號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-3)的三極管的發(fā)射極同時(shí)與四號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-4)的三極管的集電極和輸出濾波器(2)的第二信號(hào)輸入端連接,五號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-5)的三極管的發(fā) 射極同時(shí)與六號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-6)的三極管的集電極和輸出濾波器(2)的第三信號(hào)輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服驅(qū)動(dòng)器(1)還包括信號(hào)處理器(1-8),所述信號(hào)處理器(1-8)的第一脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與一號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-1)的三極管的基極連接，信號(hào)處理器(1-8)的第二脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與二號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-2)的三極管的基極連接，信號(hào)處理器(1-8)的第三脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與三號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-3)的三極管的基極連接，信號(hào)處理器(1-8)的第四脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與四號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-4)的三極管的基極連接，信號(hào)處理器(1-8)的第五脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與五號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-5)的三極管的基極連接，信號(hào)處理器(1-8)的第六脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與六號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-6)的三極管的基極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理器(1-8)還用于檢測(cè)伺服永磁同步電機(jī)(3)的電流。
6.權(quán)利要求5所述的潛油螺桿泵伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，它包括以下步驟: 步驟一、信號(hào)處理器號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-2〉、三號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-3).四號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-4).五號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-5)和六號(hào)功率開(kāi)關(guān)(1-6)的通斷，對(duì)伺服永磁同步電機(jī)(3)進(jìn)行電壓高頻注入；步驟二、信號(hào)處理器(1-8)檢測(cè)伺服永磁同步電機(jī)(3)的電流，根據(jù)伺服永磁同步電機(jī)(3)的電壓和電流獲得34極的位置，即磁通初始角度； 步驟三、分別在(1-軸的正方向和反方向注入電壓脈沖，確定~極的角度，即(1-軸的正方向； 步驟四、獲得了磁通初始角度和(1-軸的正方向后，信號(hào)處理器(1-8)采用無(wú)編碼器矢量控制方法啟動(dòng)運(yùn)行伺服永磁同步電機(jī)(3 )。
【文檔編號(hào)】H02M1/12GK103840721SQ201410113850
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】趙剛, 張傳緒, 蔣金生 申請(qǐng)人:哈爾濱中科盛普科技有限公司