[發(fā)明專利]潛油螺桿泵伺服驅(qū)動系統(tǒng)及其驅(qū)動方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410113850.2
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103840721A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙剛;張傳緒;蔣金生
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱中科盛普科技有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02M1/12
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及潛油螺桿泵伺服驅(qū)動領(lǐng)域。

背景技術(shù)

交流電機的速度和為該電機供電的電壓的頻率成正比，而電機的反電勢，即電機的電壓和速度成正比。要達到電機速度連續(xù)可調(diào)，需要一個頻率和幅值都連續(xù)可變的交流電壓。對常規(guī)的交流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，如圖2，其電機動力電纜一般不會超過30m，輸出電壓dv/dt不是問題，而本驅(qū)動系統(tǒng)的電機動力電纜可達2000m，是常規(guī)系統(tǒng)的60多倍。當(dāng)動力電纜的長度超過一定的值，以及通過電纜傳輸?shù)碾妷汉碗娏骺焖僮兓瘯r，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€理論來處理，電壓和電流不僅僅是時間的函數(shù)，同時也是位置的函數(shù)，它們沿電纜長度的方向是一種傳輸波。因此，需要對采用脈寬調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生的電壓通過長動力電纜而可能出現(xiàn)的問題進行分析。

電壓變化率dv/dt很高時，電壓波沿電纜長度的方向傳輸，當(dāng)電壓波到達分布參數(shù)變化的位置，如電機的接線盒，會產(chǎn)生折射和反射，這種反射會在電機繞組產(chǎn)生高達驅(qū)動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殼之間的寄生電容流過高頻電流，這種高電壓和高頻電流會引起電機的絕緣和軸承損壞。

由于潛油螺桿泵系統(tǒng)的特殊應(yīng)用環(huán)境，決定了動力電纜采用扁平狀設(shè)計。由于扁平動力電纜的幾何不對稱其三相電感也是不對稱的，即動力電纜中間相的電感值和其它兩相的不一樣大，且長度越長，電感的差別越大。伺服驅(qū)動器通過電力電纜傳輸交流電壓給伺服永磁同步電機。當(dāng)其長度超過一定的值時，這種動力電纜電感的不對稱會嚴重影響電機的控制，，尤其對確定電機N極角度的精度的影響更為嚴重，而電機N極角度的正確與否直接關(guān)系到電機的平穩(wěn)和可靠起動。

交流電機的控制很復(fù)雜，交流電機有三相繞組，從三相電流中無法區(qū)分勵磁電流和力矩電流，不像直流電機勵磁電流和力矩電流可分別控制。現(xiàn)有交流電機驅(qū)動方法大多是采用編碼器反饋，同步機轉(zhuǎn)子的位置可通過編碼器測得，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，其檢測信號反饋至地面控制器，存在著延遲，無法實現(xiàn)準(zhǔn)確的反饋，尤其信號多為弱電傳輸，易受干擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)中由于驅(qū)動器輸出電壓變化率高，導(dǎo)致電機的絕緣和軸承損壞的問題，同時由于現(xiàn)有交流電機驅(qū)動方法大多采用編碼器反饋檢測信號的方法，存在信號延遲和易受干擾的缺陷，導(dǎo)致電機運行不穩(wěn)定的問題，提出了潛油螺桿泵伺服驅(qū)動系統(tǒng)及其驅(qū)動方法。

潛油螺桿泵伺服驅(qū)動系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動器、伺服永磁同步電機和輸出濾波器，所述伺服驅(qū)動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電機動力電纜與伺服永磁同步電機的輸入端連接，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。

所述伺服驅(qū)動器包括電源、一號功率開關(guān)、二號功率開關(guān)、三號功率開關(guān)、四號功率開關(guān)、五號功率開關(guān)和六號功率開關(guān)，所述一號功率開關(guān)、二號功率開關(guān)、三號功率開關(guān)、四號功率開關(guān)、五號功率開關(guān)和六號功率開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)相同，一號功率開關(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，二極管的陽極與三極管的發(fā)射極連接，電源的正極同時與二號功率開關(guān)的三極管的發(fā)射極、四號功率開關(guān)的三極管的發(fā)射極和六號功率開關(guān)的三極管的發(fā)射極連接，電源的負極同時與一號功率開關(guān)的三極管的集電極、三號功率開關(guān)的三極管的集電極和五號功率開關(guān)的三極管的集電極連接，一號功率開關(guān)的三極管的發(fā)射極同時與二號功率開關(guān)的三極管的集電極和輸出濾波器的第一信號輸入端連接，三號功率開關(guān)的三極管的發(fā)射極同時與四號功率開關(guān)的三極管的集電極和輸出濾波器的第二信號輸入端連接，五號功率開關(guān)的三極管的發(fā)射極同時與六號功率開關(guān)的三極管的集電極和輸出濾波器的第三信號輸入端連接。