变速抽水蓄能电机在发电工况不同转速下磁场和损耗研究

本文对变速抽水蓄能发电电动机的电压方程、磁链方程、电磁转矩方程和运动方程进行了推导,并建立了10MW变速抽水蓄能发电电动机二维电磁场的数学方程和物理模型,对变速抽水蓄能发电电动机的电磁场数学方程进行了计算,得到了变速抽水蓄能电机在发电机工况下超同步速时定子电压和定子电流的波形,分析了变速抽水蓄能电机在发电机工况下不同转速时磁密的分布规律,研究了不同转速下定子铁芯损耗和转子铁芯损耗占总铁芯损耗比例的变化规律。搭建了10MW变速抽水蓄能发电电动机样机试验测试平台,通过试验测试得到的结果与计算结果较为接近。

基于改进NSGA-Ⅲ算法的抽油机井群控变频启动技术

为提升抽油机井群控变频启动运行的安全性,增加抽油机井的抽油量,研究基于改进NSGA-Ⅲ算法的抽油机井群控变频启动技术,降低变频启动的电压偏差,通过分析抽油机井群控变频启动条件,明确降低抽油机井群控变频电机与供电管网的电压偏差可以降低变频启动时的冲击电流,提升变频启动运行的安全性。以最小电压偏差与最大抽油量为目标函数,建立抽油机井群控变频电机启动转速确定模型;在NSGA-Ⅲ算法引入参考点选择策略,得到改进的NSGA-Ⅲ算法;用改进NSGA-Ⅲ算法求解转速确定模型,得到最小电压偏差与最大抽油量对应的变频电机启动转速;根据合闸时刻变频电机的相角差,得到变频电机合闸指令,并按照确定的转速启动抽油机井群控变频电机。实验证明:该技术可有效求解抽油机井群控变频电机转速确定模型,且反转世代距离较小、超体积较大,即该技术的收敛性与分布性较优;该技术可有效启动抽油机井群控变频电机,平均抽油量15.8 t/d,最大电压偏差260 V(DC)。

基于AMESim和Simulink联合仿真的定量泵-变量马达系统转速控制研究

本文使用了AMESim和Simulink软件构建了定量泵-变量马达系统仿真模型,用于定量泵-变量马达系统的分析,并采用Simulink为主的联合仿真方法。进行了PID和模糊PID两种控制策略的比较研究。结果表明,与传统PID控制相比,模糊PID控制策略在系统响应时间和稳定性方面表现更出色,尤其在恒转速控制方面表现更佳。

LS-2600五缸钻井泵设计与应用

针对现有应用于超深井、复杂井石油开采的三缸钻井泵存在的效率低等问题,研制了一种大马力、单电机、五缸钻井泵。通过变频电机的选型,设计了与之匹配的减速箱、动力端总成及液力端总成,并配置有控制系统、喷淋系统、动力端润滑系统和在线监测系统,从而实现钻井作业。通过样机试制、厂内型式试验及胜利油田工业性试验,对五缸钻井泵性能、稳定性和可靠性进行充分验证,试验期间设备运行良好、性能可靠、各系统稳定可靠、各项参数均满足设计要求。试验表明,该五缸钻井泵对钻井提速提效、节能减排、井下压力安全控制等效果显著,具有较好的市场前景及推广价值。

变转速泵控马达自抗扰控制

变转速泵控系统具有动力学阶数高、强非线性、参数时变等控制难点。建立了交流永磁同步电机驱动的变转速泵控马达系统的完整数学模型。在模型简化的基础上,引入串级系统的思想设计自抗扰控制器。通过PID控制和自抗扰控制的对比仿真研究,验证了自抗扰控制器的控制性能。仿真结果表明,自抗扰控制器能较好克服系统阶数降低的影响,不但在基本恒定负载下响应快、跟踪精度高,而且在突变力矩干扰下时,展现出较好抗干扰能力。

全功率变频抽水蓄能机组工程设计与认识

对全功率变频抽水蓄能机组技术的发展现状、性能优势、设备选型、工程设计等进行全面论述,为我国在全变频抽水蓄能领域的发展提供理论依据,为我国电网中新建和升级改建全功率变频机组提供论证参考和设计指导,为未来全功率变频项目的规划、设计、建设、运行等方面奠定工程实施基础。

闭式泵控马达液压系统效率研究

闭式泵控马达液压调速系统具有效率高、结构紧凑、油液不易被污染等特点,现已被广泛地应用于大功率的工业场合。为了分析闭式泵控马达液压系统效率,文章以设计的闭式变转速、变排量大功率泵控马达液压调速系统为研究对象,建立了泵控马达调速系统的效率计算模型和2种调速系统的AMESim软件仿真模型。仿真与实验研究结果表明,在相同的负载工况条件下,闭式变转速泵控马达液压系统效率始终要比变排量的高,在高速、重载工况下两者效率接近,在低速、轻载工况下变转速泵控马达调速方式节能效果更明显。

变量泵-变量马达自适应控制算法研究

目前变量泵-变量马达系统的速度调节过程相当于变量泵控制定量马达或定量泵控制变量马达,这种方式存在系统溢流损失大、调节速度慢和没有发挥系统潜能等缺点。为克服这些不足,提出变量泵-变量马达自适应控制算法。变量泵对马达转速进行主动闭环控制,变量马达根据变量泵排量作随动控制而实现变量泵和变量马达排量的同时调节。采用单神经元自适应PID控制算法进行变量泵控制,采用预测自适应控制算法进行变量马达控制。给出了变量泵-变量马达自适应控制算法基本原理和框图,仿真和实验表明该算法可以提高系统响应速度、减少溢流损失。

车辆静液传动液压系统研究现状及发展趋势

静液传动液压系统可实现履带车辆无级变速、平稳转向,提高车辆机动性、同时大幅提高传动系统功率密度,在车辆传动系统中广泛应用。介绍了国内外静液驱动系统的应用及发展趋势,并通过分析和梳理,归纳了变量泵-变量马达控制理论发展中的一些重要问题,进一步探究变量泵-变量马达系统的发展趋势。

轴向柱塞泵/马达变量阀配流机构

为了提高轴向变量柱塞泵/马达小排量时的综合效率,基于柱塞式液压泵阀配流原理,引入变有效排量(VVD)理论,提出采用液控单向阀控制柱塞单元有效输出/输入实现轴向柱塞泵/马达配流及变量的配流机构,介绍变量阀配流机构的基本原理.基于AMEsim建立物理模型进行仿真研究,将变量阀配流机构应用于弯轴式轴向柱塞马达进行初步的原理样机实验研究.仿真和原理样机试验结果表明,采用该配流机构能够实现设计的配流、变量功能,具有提高高压泵/马达容积效率以及简化液压系统的潜在优点.

液压型风力发电机组主传动系统稳速控制研究

以液压型风力发电机组定量泵-变量马达主传动系统为研究对象,建立液压主传动系统数学模型和传递函数,针对励磁同步发电机并网运行对变量马达稳速输出控制要求及系统模型中存在的相乘非线性,利用小信号线性化方法建立一种在稳定转速附近的抗干扰控制方式。分析变量马达斜盘基准折算值、马达斜盘调整机构阀控缸响应速度、不同定量泵转速阶跃对转速控制系统的影响规律,以仿真和实验验证稳速控制方法的鲁棒性。

变转速液压电机泵中孔板离心泵的增压作用

液压电机泵主要是由电动机、孔板离心泵及主泵(高压叶片泵)集成为一体的新型液压动力单元,在主泵吸油腔前端设置孔板离心泵是利用其增压作用提高主泵进口压力,保证主泵充分吸油.建立液压电机泵中孔板离心泵的内部流场模型,进行不同转速条件下的流场仿真计算,分析转速对液压电机泵中孔板离心泵增压作用的影响.研究表明:孔板离心泵出口总压随着转速的上升不断增大,孔板离心泵出口(主泵吸油腔进口)总压最大值可以表征孔板离心泵对主泵的补油效果,当转速高于1 000r/min以后,总压最大值快速升高并呈线性增加趋势,当转速上升至2 000r/min时,总压最大值相对增大15.5倍.

变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达系统恒转速控制方法研究

以变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统为研究对象,提出变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统的控制方法。建立恒流状态下系统恒转速控制的数学模型,分析系统的相乘非线性特征与变量马达斜盘摆角基准值的计算方法,采用稳态控制量叠加基于小信号线性化补偿控制量的控制方法。通过定量泵-变量马达系统的开环辨识,得到系统参数。对系统进行仿真与试验研究,得到在恒流状态下变量马达斜盘阀控缸的响应速度、马达斜盘摆角和定量泵转速对系统控制特性的影响规律,验证变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统的控制方法的有效性。为拓展定量泵-变量马达容积调速系统应用领域奠定了理论基础。

输油系统中变频调速电机和泵类负载效率的计算方法

在异步电机变频调速系统中,频率改变后,电机的转速不能由频率直接确定,因而不能确定电机输出的机械功率。电机拖动泵类负载时,由于泵与电机对轴联接,因此泵的轴功率也不能确定,电机和泵的效率也不能单独计算。依据电机理论和泵的特性,分析并得出了在频率改变后,由频率计算电机转速及输出机械功率的方法。利用该方法可以单独计算电机和泵的效率。另外,还分析得出了频率改变后电机转差率和转速的计算公式,并同时否定了变频调速电机转差率不变的论点。

液压型风力发电机组主传动系统压力控制特性研究

液压型风力发电机组主传动系统为定量泵-变量马达闭式系统,风机并网后依靠变量马达变排量机构对系统进行控制。研究了系统压力控制特性,建立了并网后主传动系统数学模型,得出了系统压力对马达斜盘摆角的传递函数。利用MATLAB辨识工具箱,根据实验数据,对系统压力控制模型进行数据辨识,并与理论模型进行对比,验证了理论模型的准确性,为液压型风力发电机组通过压力控制实现最佳功率追踪控制奠定理论与实验基础。

变频泵控马达调速系统单神经元自适应PID控制

针对大惯性负载变频泵控马达调速系统动态性能差的特点 ,提出了采用不必基于模型的单神经元自适应 PID控制。介绍了单神经元自适应 PID控制器的结构和算法。仿真结果表明 ,单神经元自适应 PID控制器较常规 PID控制器具有更快的响应特性和良好的动态特性 ,对模型失配和负载扰动表现出更强的适应性和鲁棒性 ,而且不论是在加速段、等速段还是减速段 。

伺服电机定量泵驱动差动液压缸系统效率的研究

对伺服电机和定量液压泵组合驱动差动液压缸系统的特性和效率进行研究。针对应用恒定总压力对液压缸2腔预压紧、系统能量效率低的不足,提出用负载敏感原理和总压力设定曲线预先给定的方法,使液压缸运动过程中的系统压力与负载相适应,同时维持背压在一个较低的值,减小了系统的能耗和泵的发热。进一步提出用低压蓄能器对液压缸2腔预压紧的回路原理,不仅简化了控制回路,也降低了电机和液压系统的能耗。研究工作获得了数字仿真和试验的验证。

变频泵控马达调速系统变结构鲁棒设计

针对变频泵控马达调速系统负载转矩的未知时变特性,设计了一种扰动观测器对负载转矩扰动进行观测及补偿。设计了滑模变结构鲁棒控制器,并进行鲁棒性证明,利用其对扰动不敏感特性来抑制各种内外干扰的影响,以提高系统的鲁棒性和控制性能。仿真试验表明,所设计的控制器对负载扰动和参数摄动的鲁棒性较好,具有较高的速度跟踪精度和较好的动态性能,可满足泵控马达调速系统的控制要求。

泵控并联变量马达速度系统复合控制策略

针对泵控并联变量马达速度系统中的流量自适应分配特性和相乘非线性环节,提出了分别通过变量泵实现系统压力控制和变量马达实现所驱动轴的转速控制的复合控制架构.针对泵控压力系统和变量马达调速系统分别推导了二阶线性化模型.为实现系统压力动态调节,提出了期望压力规划方法,并设计了滑模控制器.通过在变量马达调速PID(Propor-tion Integration Differentiation)控制器引入扰动观测器,抑制了非线性扰动和未知负载扰动,提高了波动压力下的稳态精度.结合双轴驱动车辆行走驱动转速系统设计了复合控制器,仿真结果确认了所提出的复合控制策略的有效性.

变频调速灯泡贯流泵站的起动过渡过程

为了获得变频调速灯泡贯流泵站的起动过渡过程水力特性,分析了变频调速贯流泵机组起动时采用矢量控制变频装置、低速同步起动的基本特点,建立了同步起动的灯泡贯流泵机组过渡过程力矩动态平衡方程;研究了同步电动机电磁转矩随转速变化的数学表达方法,分析了灯泡贯流泵机组阻力矩由水阻力矩、轴承摩擦力矩、电动机风扇阻力矩和转子风阻力矩等构成,并给出了相应的数学表达式,提出了快速闸门及其分流拍门在开启过程中的流量分配与平衡方程式.以南水北调东线工程中淮阴三站为案例,对设计工况下起动过程中的主要电气参量和水力参数进行仿真模拟,起动瞬间的励磁电流达到设计值的0.63倍,当频率为6.5 Hz时机组开始转动,迟滞时间为15 s,从而得到了频率变化规律与快速闸门延迟开启时间的最佳匹配.在设计工况下,当同步电动机转速线性变化从0到125 r/min的历时为100 s时,快速闸门延迟开启的最佳时刻为70 s.