Том 335 № 6 (2024)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/6/4735
Критический экспертный анализ методов идентификации и наблюдателей переменных состояния синхронных электродвигателей с постоянными магнитами
Актуальность. В последние годы в нефтедобывающей отрасли наблюдается тенденция перевода малодебитных нефтяных скважин в режим циклической эксплуатации. Нерегулируемый и разомкнутый регулируемый электроприводы установок электроцентробежных насосов на базе синхронных электродвигателей с постоянными магнитами, как правило, оказываются мало пригодны для задач циклической эксплуатации скважин, поскольку не могут обеспечить плавный пуск и требуемые показатели качества переходных процессов, что ведет к еще большему снижению добычи нефти. Синтез замкнутой системы управления электроприводом погружных установок возможен только с применением алгоритмов косвенной оценки неизмеряемых координат электропривода – методов идентификации переменных состояния, наблюдателей угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу, поскольку установка соответствующих датчиков погружного электродвигателя сопряжена с техническими трудностями, отсутствует необходимость существенной модернизации аппаратных решений существующей системы электрооборудования. На сегодняшний день теория идентификации нелинейных динамических систем широко применяется для получения косвенной оценки неизмеряемых переменных состояния синхронных электродвигателей с постоянными магнитами. Большое количество методов, представленных в научных источниках, требует сравнительного анализа относительно их достоинств и недостатков с целью выбора наилучшего метода идентификации, удовлетворяющего требованиям технологического процесса добычи нефти и учитывающего его специфику и особенности. При этом приоритетны системы идентификации, ориентированные на минимизацию вычислительных мощностей или на работу в реальном времени. Цель: определение наилучшего в смысле вычислительной сложности и удобства практического использования метода идентификации переменных состояния синхронных электродвигателей с постоянными магнитами, эксплуатируемых в погружных насосных установках скважинной добычи нефти, на основе сравнительного анализа существующих методов, представленных в российских и зарубежных источниках. Методы: методы системного анализа и идентификации динамических систем, метод критического экспертного анализа. Результаты и выводы. Подробно рассмотрены наиболее распространенные методы идентификации и наблюдатели переменных состояния синхронных электродвигателей с постоянными магнитами, дана общая характеристика каждой группе методов, выявлены их достоинства и недостатки. Путем сравнительного критического экспертного анализа установлено, что для задач электропривода погружных установок электроцентробежных насосов в большей степени может быть рекомендован наблюдатель Люенбергера, отличающийся относительно малой вычислительной сложностью и простотой настройки в инженерной практике.
Ключевые слова:
критический экспертный анализ, синхронный электродвигатель с постоянными магнитами, методы идентификации динамических систем, наблюдатель переменных состояния