基于PI分段整定方法的IGBT稠油加熱系統(tǒng)的研究.pdf

1、　　目前稠油熱采作為油田稠油開采的主要方式,然而在稠油電加熱的系統(tǒng)中普遍存在著加熱效率低、耗電大、可靠性差等難以解決的問題,嚴(yán)重影響了稠油的開采效率,增加了成本的投入。因此,新型稠油加熱電源的研制和應(yīng)用對于提高石油行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,節(jié)能降耗,具有十分重要的意義與應(yīng)用價值。
　　本文正是基于這樣的課題背景下對稠油加熱系統(tǒng)進(jìn)行了研究和設(shè)計,并創(chuàng)新性的提出了以參數(shù)自整定PI控制為主的階段性控制方案,以期實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。本文首先介紹了

2、課題的研究背景與中頻加熱電源在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。其次,詳細(xì)分析了所用到的 PI理論,并基于此硬件上采用了精巧科學(xué)合理的變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計了主電路,采用 AVR單片機(jī)作為核心控制芯片。利用自行設(shè)計的反激式開關(guān)電源作為輔助供電電源。同時在控制電路中設(shè)計了人機(jī)交互模塊,用以實現(xiàn)實時的變量調(diào)節(jié),方便操作；以單片機(jī)為核心的控制電路包括A/D采樣電路,數(shù)碼管顯示電路,PWM波的放大和反饋采樣電路等。系統(tǒng)將采集到的電壓電流信號經(jīng)反饋采樣電路處理后傳送

3、給單片機(jī),單片機(jī)采用 PI 算法控制PWM的占空比,從而實現(xiàn)功率的調(diào)節(jié),進(jìn)而保證稠油開采的恒溫控制。同時,通過AVR內(nèi)部集成的A/D模塊將所測參數(shù)及故障報警等信息實時地反映在四位數(shù)碼管上,增強(qiáng)了人機(jī)的交互性。
　　最后,搭建了加熱系統(tǒng)的實驗樣機(jī),并對其進(jìn)行了調(diào)試實驗與分析,通過對驅(qū)動波形以及負(fù)載端輸出波形的測試與分析,驗證了驅(qū)動、保護(hù)等控制電路設(shè)計的正確性和合理性,整個系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的性能指標(biāo)要求,可實現(xiàn)所設(shè)定的功能,對油田的