带有长电缆的永磁同步电机无传感器速度控制

摘要

在采油过程中,潜油泵需要拖拽长功率电缆工作在500~2000 m的井下,由于电机的阻抗与动力电缆阻抗匹配问题会在电机端产生高于直流母线电压两倍的过压,而且井下工作环境复杂,电磁干扰严重,不适合安装位置传感器等精密器件。为了解决这些问题,并满足低速大扭矩工况的要求,提出了一种用于潜油泵的永磁同步电动机无传感器控制方法。设计了基于高频旋转电压注入的凸极永磁同步电机无传感器控制方法,并提出了一种基于长电缆模型的电机端子电压/电流观测器,通过采集逆变器端的电压、电流来估计电机端电压、电流的实际值。采用三电平逆变器通过长动力电缆为永磁同步电机潜水泵提供能量,相比于两电平逆变器,可以有效抑制电机端子过电压,能够有效降低电机产生的热量,减少采油时的能源消耗。通过对整个系统建模,利用仿真软件对控制算法进行了验证。