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专利号: 2024115139275
申请人: 西安石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.旋转导向系统被控电机的旋变零位测量系统,其特征在于,包括:上位机、电机控制模块、电机驱动模块和旋变解码模块;

所述上位机与所述电机控制模块通信连接,所述电机控制模块分别与所述电机驱动模块、旋变解码模块电连接,所述电机驱动模块和所述旋变解码模块均用于与被控电机电连接;

所述上位机被设置为:在被控电机安装至旋转导向系统之前,控制所述电机控制模块、所述电机驱动模块、所述旋变解码模块对被控电机进行零位测量,得到第一旋变零位;

所述上位机还被设置为:在被控电机安装完成后,旋转导向系统进行井下测试时,建立存在偏差的旋转坐标系下的电磁转矩方程,根据电磁转矩方程和所述第一旋变零位得到第二旋变零位;

所述上位机还被设置为:在被控电机安装完成后,旋转导向系统进行井下测试时,建立存在偏差的旋转坐标系下的电磁转矩方程,根据电磁转矩方程得到零位偏差值,根据所述零位偏差值和所述第一旋变零位得到所述第二旋变零位;

基于被控电机数学模型并在存在偏差的旋转坐标系下建立电磁转矩方程如下:,

其中,为电磁转矩,P为极数, 为磁链, 为在偏差的旋转坐标系下的角度偏差即零位偏差值,和 分别为存在偏差的旋转坐标系下d轴和q轴的电流, 和 分别为存在偏差的旋转坐标系下d轴和q轴的电感;

通过 =0时的 和 =0时的 得到零位偏差值如下:

,

第二旋变零位 等于第一旋变零位与零位偏差值之和,如下:,

其中,θ为第一旋变零位。

2.根据权利要求1所述的旋转导向系统被控电机的旋变零位测量系统,其特征在于,所述上位机还被设置为:在被控电机安装至旋转导向系统之前,向所述电机控制模块发送零位测量指令;

所述电机控制模块被设置为:根据所述零位测量指令控制所述电机驱动模块对被控电机进行驱动,获取所述旋变解码模块的零位解码结果并发送给所述上位机;

所述上位机还被设置为:根据所述零位测量指令和所述零位解码结果得到所述第一旋变零位。

3.根据权利要求1所述的旋转导向系统被控电机的旋变零位测量系统,其特征在于,所述上位机还被设置为:在旋转导向系统进行实际井下作业时,根据所述第一旋变零位和所述第二旋变零位执行分级保护策略。

4.根据权利要求3所述的旋转导向系统被控电机的旋变零位测量系统,其特征在于,所述分级保护策略为:根据所述第一旋变零位和所述第二旋变零位设置一个安全零位范围;

若测得旋转导向系统进行实际井下作业时的被控电机旋变零位在所述安全零位范围内,对被控电机进行限功率输出;若测得旋转导向系统进行实际井下作业时的被控电机旋变零位在所述安全零位范围外,对被控电机进行动力切断保护。

5.旋转导向系统被控电机的旋变零位测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,在被控电机安装至旋转导向系统之前,对被控电机进行零位测量,得到第一旋变零位;

步骤二,在被控电机安装完成后,旋转导向系统进行井下测试时,建立存在偏差的旋转坐标系下的电磁转矩方程,根据电磁转矩方程和所述第一旋变零位得到第二旋变零位;

步骤三,在旋转导向系统进行实际井下作业时,根据所述第一旋变零位和所述第二旋变零位执行分级保护策略;

步骤二中,所述建立存在偏差的旋转坐标系下的电磁转矩方程,根据电磁转矩方程和所述第一旋变零位得到第二旋变零位包括:建立存在偏差的旋转坐标系下的电磁转矩方程,根据电磁转矩方程得到零位偏差值,根据所述零位偏差值和所述第一旋变零位得到所述第二旋变零位;

基于被控电机数学模型并在存在偏差的旋转坐标系下建立电磁转矩方程如下:,

其中,为电磁转矩,P为极数, 为磁链, 为在偏差的旋转坐标系下的角度偏差即零位偏差值,和 分别为存在偏差的旋转坐标系下d轴和q轴的电流, 和 分别为存在偏差的旋转坐标系下d轴和q轴的电感;

通过 =0时的 和 =0时的 得到零位偏差值如下:

,

第二旋变零位 等于第一旋变零位与零位偏差值之和,如下:,

其中,θ为第一旋变零位。

6.根据权利要求5所述的旋转导向系统被控电机的旋变零位测量方法,其特征在于,步骤一中,所述对被控电机进行零位测量,得到第一旋变零位包括:根据零位测量指令对被控电机进行驱动,获取零位解码结果,根据所述零位测量指令和所述零位解码结果得到所述第一旋变零位。

7.根据权利要求5所述的旋转导向系统被控电机的旋变零位测量方法,其特征在于,步骤三中,所述分级保护策略为:根据所述第一旋变零位和所述第二旋变零位设置一个安全零位范围;若测得旋转导向系统进行实际井下作业时的被控电机旋变零位在所述安全零位范围内,对被控电机进行限功率输出;若测得旋转导向系统进行实际井下作业时的被控电机旋变零位在所述安全零位范围外,对被控电机进行动力切断保护。