变频器论文提纲

论文题目：变频器输出侧电参数测试系统的设计与开发

摘要：变频器引入石油工业,能够很好的解决抽油机启动中的电流冲击、运行中的“大马拉小车”等问题,能够显著提高功率因数、实现抽油机无级变速,进而提高抽油机的能效,但因为输出频率变化范围大、谐波含量高其输出侧电参数测量一直是难题。本文针对抽油机变频器,设计并研制了一套变频器输出侧电参数测量系统,以较低的成本实现对变频器输出的实时测量。本文通过介绍变频器的工作原理了解了谐波的主要来源,在此基础上分析了现有电参数的采样及测量方法,并结合抽油机现场的工作环境进行了变频器测试系统的功能需求分析,以需求为导向提出了变频器输出侧电参数测试系统的总体方案,然后对方案设计进行了分析与论证。在系统总体方案的基础上确定了硬件平台的多模块划分的总体设计。硬件平台由互感器、信号采集模块、核心计算模块、通信模块、显示设备等模块构成,本文对各个功能模块进行了详细的设计并进行了硬件实现。在硬件平台的基础上,完成了测试系统的下位机程序开发,实现了测量、显示、通信等功能。同时为了能够实现油田的集成化、智能化管理,开发了PC端的监控软件,用于实时获取、显示、存储联网抽油机的变频器输出电参数。变频器输出端测试系统通过实时对变频器输出电参数信号进行采集并经过算法运算后将结果显示到显示设备并通过网络接口传送给PC端监控软件进行分析存储,为及时的发现抽油机故障及抽油机运行状况分析奠定了基础。变频器输出端测试系统在实验室环境和油田现场进行了测试,测试结果显示测试系统能够实现变频器输出端电参数信号的测量功能,并具有较高的测试精度,验证了系统的有效性,满足了变频器输出的测试需求,对油田抽油机的集中管理也具有重要意义。

关键词：抽油机;变频器;电参数测量;DSP

学科专业：电气工程（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题背景及其研究意义

1.2 变频电源电参数测量技术的国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容与结构

第二章 变频电源电参数测量原理及系统方案设计

2.1 电参数测量系统原理

2.1.1 变频器工作原理

2.1.2 谐波概念及其检测方法

2.1.3 电参数数字采样方法

2.1.4 傅里叶变换分析

2.1.5 基于ANF的频率测量原理

2.1.6 全相位FFT算法原理

2.1.7 基本电参数及其计算方法

2.2 变频器输出侧电参数测试系统方案设计

2.2.1 测试系统的功能需求分析

2.2.2 系统总体方案设计及方案论证

2.3 本章小结

第三章 变频器输出侧电参数测试系统硬件设计

3.0 硬件系统总体设计

3.1 互感器的选取

3.2 核心计算模块设计

3.2.1 主控芯片的选择

3.2.2 核心计算模块电路

3.3 信号采集模块设计

3.3.1 ADC芯片的选择

3.3.2 信号调理电路设计

3.3.3 抗混叠滤波器设计

3.3.4 AD电路设计

3.3.5 测频电路设计

3.4 网络通信模块设计

3.5 人机交互模块设计

3.6 电源设计

3.7 测试系统硬件模块

3.8 本章小结

第四章 变频器输出侧电参数测试系统软件设计

4.1 电参数测试系统下位机软件设计

4.1.1 下位机软件总体设计

4.1.2 信号测频模块

4.1.3 信号采集与处理模块

4.1.4 通信模块

4.1.5 自检与异常处理模块

4.2 电参数测试系统PC端监控软件设计

4.2.1 监控软件功能设计

4.2.2 通信功能模块设计

4.2.3 数据管理模块设计

4.2.4 设置功能模块设计

4.2.5 PC端监控软件界面设计

4.3 本章小结

第五章 系统测试与分析

5.1 实验室测试

5.2 现场测试

5.2.1 游梁式抽油机现场测试

5.2.2 皮带式抽油机现场测试

5.3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢