Разработка наблюдателя угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу регулируемого синхронного двигателя с постоянными магнитами, питающегося через длинный кабель; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 335, № 11 - Глазырин А. С. Александр Савельевич; Попов Е. И. Евгений Игоревич; Копырин В. А. Владимир Анатольевич; Попов С. С. Семен Семенович; Боловин Е. В. Евгений Владимирович; Ковалев В. З. Владимир Захарович; Хамитов Р. Н. Рустам Нуриманович; Тимошкин В. В. Вадим Владимирович (2024, 2024)
Актуальность. В настоящее время при эксплуатации погружных электродвигателей в установках центробежных электронасосов, находящихся в режиме циклической эксплуатации, наблюдается снижение межремонтного периода погружного оборудования, что связано со снижением периодов откачки нефти до нескольких минут. Вследствие этого происходит кратное увеличение пусковых токов и крутящего момента, что приводит к росту механических нагрузок на вал насоса и появлению резонансных явлений при разгоне электродвигателя, снижающих надежность гидрозащиты. Для решения данных проблем необходим синтез замкнутых систем векторного управления с контролем тока и электромагнитного момента в переходных процессах. В эксплуатации применяются разомкнутые скалярные системы управления электроприводов скважинной добычи нефти, что связано со сложностью получения сигналов обратной связи по угловой скорости ротора и моменту сопротивления на валу средствами погружной телеметрии. Данная проблема обуславливает актуальность и необходимость разработки наблюдателей для оценки угловой скорости и момента сопротивления на валу, учитывающих особенности технологического процесса установок центробежных электронасосов, в частности наличие длинного кабеля для питания погружного электродвигателя на базе синхронной машины с постоянными магнитами. Цель: разработка наблюдателя полного порядка угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу для динамической системы «длинный питающий кабель – синхронный двигатель с постоянными магнитами». Методы: методы системного анализа и идентификации динамических систем, методы построения наблюдателей Люенбергера, методы математического моделирования динамических систем, электропривода и электрических машин. Результаты и выводы. Предложена настраиваемая математическая модель наблюдателя полного порядка угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу для динамической системы «длинный питающий кабель – синхронный двигатель с постоянными магнитами». Исследована работоспособность наблюдателя при изменяющейся нагрузке на валу, рассогласовании ненулевых начальных условий, отклонении параметров схемы замещения наблюдателя и объекта в диапазоне от –20 до +20 % от номинальных значений