專(zhuān)利名稱(chēng)：可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本涉及一種抽油機(jī)控制器，特別是可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置。采用三相異步電動(dòng)機(jī)、多級(jí)變速電動(dòng)機(jī)、永磁同步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的抽油機(jī)。
背景技術(shù)：
目前在我國(guó)陸地石油勘探、開(kāi)采行業(yè)除自噴油井外，其它油井均要采用各類(lèi)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力來(lái)抽取原油，而其中相當(dāng)部分油井油質(zhì)65 ,65，稠油區(qū)域式為貧油井，均需要對(duì)抽油機(jī)的沖次進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，傳統(tǒng)方法大致為三種一是利用多速電動(dòng)機(jī)；二是更換皮帶輪，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、減產(chǎn)；三是采用普通變頻器來(lái)完成調(diào)速，造成對(duì)電網(wǎng)嚴(yán)重干擾，直接危害油井設(shè)備和電網(wǎng)設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容·[0003]本的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，不會(huì)對(duì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重干擾，危害油井設(shè)備和電網(wǎng)設(shè)備的可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置。本的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置，至少包括濾波電路、直流電壓電流檢測(cè)電路、相位基準(zhǔn)電路、自差相位調(diào)整電路、DSP控制電路、AC電流檢測(cè)電路和SPWM單元，其特征是SPWM單元包括微處理器、同步方波產(chǎn)生器、正弦波發(fā)生器、運(yùn)算器、雙相性SPWM5、可控逆變橋、LC濾波電路、電機(jī)、電壓電流傳感器，微處理器與同步方波產(chǎn)生器的輸入端口電連接，向同步方波產(chǎn)生器輸出一個(gè)控制信號(hào)，啟動(dòng)同步方波產(chǎn)生器產(chǎn)生輸出的方波信號(hào)，同步方波產(chǎn)生器分兩路，一路與正弦波發(fā)生器電連接，另一路與可控逆變橋電連接；正弦波發(fā)生器與運(yùn)算器電連接，運(yùn)算器通過(guò)雙相性SPWM5與方波信號(hào)一起與可控逆變橋電連接，可控逆變橋輸出端電連接LC濾波電路。抽油機(jī)用調(diào)速自差調(diào)相智能控制器，至少包括濾波電路、直流電壓電流檢測(cè)電路、相位基準(zhǔn)電路、自差相位調(diào)整電路、DSP控制電路、AC電流檢測(cè)電路和SPWM電路，母線直流經(jīng)濾波電路后分為兩路，一路經(jīng)SPWM電路后分路與分布式電機(jī)電連接；另一路到直流電壓電流檢測(cè)電路，經(jīng)處理后直流電壓電流檢測(cè)電路分兩路，一路到相位基準(zhǔn)電路輸入端，另一路到DSP控制電路輸入端；相位基準(zhǔn)電路一方面與AC電流檢測(cè)電路電連接，另一方面與直流電壓電流檢測(cè)電路電連接，相位基準(zhǔn)電路通過(guò)自差相位調(diào)整電路后與DSP控制電路電連接,通過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)電路與SPWM電路電連接。相位基準(zhǔn)電路用于根據(jù)油田叢井?dāng)?shù)量分別設(shè)定相位基準(zhǔn)?？煽啬孀儤虿捎萌嗷騿蜗嗾鬏敵龅闹绷麟娫垂┙o橋式逆變電源，控制可控逆變橋包括控制電路和逆變橋?？刂齐娐酚砷T(mén)集成電路⑶4081和⑶4069反相器構(gòu)成，⑶4081是4個(gè)2輸入與門(mén)，控制電路用了 6個(gè)2輸入與門(mén)，因此，需兩片⑶4081，其中兩只2輸入與門(mén)A和B構(gòu)成方波輸入和SPMM輸入控制，A和B的其中一路輸入連接后與SPMM負(fù)輸入端連接，接收SPMM負(fù)輸入端的控制，2輸入與門(mén)A另一端接收SPMM正輸入端的控制，2輸入與門(mén)B連接方波輸入；2輸入與門(mén)A輸出分兩路，一路通過(guò)2輸入與門(mén)C驅(qū)動(dòng)逆變橋的左上管，另一路經(jīng)⑶4069U1反相器后輸入到2輸入與門(mén)D的輸入端，由2輸入與門(mén)D驅(qū)動(dòng)逆變橋的左下管；2輸入與門(mén)B輸出分兩路，一路通過(guò)2輸入與門(mén)E驅(qū)動(dòng)逆變橋的右上管，另一路經(jīng)⑶4069U2反相器后輸入到2輸入與門(mén)F的輸入端，由2輸入與門(mén)F驅(qū)動(dòng)逆變橋的右下管。2輸入與門(mén)C、D、E、F的一個(gè)輸入端有一由RC構(gòu)成的積分電路,用于延遲或改變逆變橋?qū)〞r(shí)間。逆變橋包括4只三極管(或MOS管)和4只二極管構(gòu)成橋路，4只二極管分別并接在4只三極管的發(fā)射與集電極上，兩兩只三極管串聯(lián)，每?jī)芍淮?lián)后，集電極接來(lái)自整流的直流正端，發(fā)射極接來(lái)自整流電路輸出的直流負(fù)端，每?jī)芍淮?lián)后其中的連接點(diǎn)形成兩個(gè)輸出端與濾波電路輸入電連接。二極管分別并接在4只三極管的發(fā)射與集電極上，二極管正端與發(fā)射極電連接。 本的目的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)側(cè)整波濾波器，采用不可控整流，僅在公共直流側(cè)集總配接一套地力濾波器，不僅改善交流側(cè)的功率因數(shù)，降低對(duì)地網(wǎng)的諧波干擾，同時(shí)省去各控制柜上的整流器、濾波器，避免重復(fù)配置，降低整體造價(jià)和體積。母線整流及濾波器都就近接在變壓器副邊壓側(cè)。增加一套逆變系統(tǒng)，把過(guò)大能耗、能量回饋裝置。

下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本作進(jìn)一步說(shuō)明圖I是本實(shí)施例控制電原理圖；圖2是SPWM單元電路圖；圖3是可控逆變橋控制電路圖；圖4是可控逆變橋逆變橋電路圖。圖，I、直流母線；2、濾波電路；3、直流電壓電流檢測(cè)電路；4、相位基準(zhǔn)電路；5、自差相位調(diào)整電路；6、DSP控制電路；7、AC電流檢測(cè)電路；8、SPWM單元；9、隔離驅(qū)動(dòng)電路。圖中，801、微處理器；802、同步方波產(chǎn)生器；803、正弦波發(fā)生器；804、運(yùn)算器；805、雙相性SPWM ;806、可控逆變橋；807、濾波電路；808、電機(jī)；809、電壓電流傳感器。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置，至少包括濾波電路2、直流電壓電流檢測(cè)電路3、相位基準(zhǔn)電路4、自差相位調(diào)整電路5、DSP控制電路6、AC電流檢測(cè)電路7和SPWM單元8，母線直流I經(jīng)濾波電路2后分為兩路，一路經(jīng)SPWM單元8后分路與分布式電機(jī)N1、N2、N3、NX電連接；另一路到直流電壓電流檢測(cè)電路3，經(jīng)處理后直流電壓電流檢測(cè)電路3分兩路，一路到相位基準(zhǔn)電路4,另一路到DSP控制電路6 ;相位基準(zhǔn)電路4 一方面與AC電流檢測(cè)電路7電連接，用于接收AC電流檢測(cè)電路7檢測(cè)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)回路的交流電流信號(hào)，另一方面與直流電壓電流檢測(cè)電路3電連接，接收直流電壓電流檢測(cè)電路3檢測(cè)的濾波電路2輸出信號(hào)，相位基準(zhǔn)電路4通過(guò)自差相位調(diào)整電路5后控制DSP控制電路6進(jìn)行糾正，通過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)電路9驅(qū)動(dòng)SPWM單元8，使分布式電機(jī)控制的抽油機(jī)在同一轉(zhuǎn)速下，各抽油機(jī)依次差I(lǐng) / N沖程。相位基準(zhǔn)電路4用于根據(jù)油田叢井?dāng)?shù)量分別設(shè)定相位基準(zhǔn)。N臺(tái)控制器均以共直流母線曲線為同一標(biāo)準(zhǔn)與自身沖次位置負(fù)載比較。通過(guò)自差相調(diào)整，始終動(dòng)態(tài)保持叢井的井沖次位置差，使得各電動(dòng)機(jī)電動(dòng)式倒發(fā)電狀態(tài)均衡，能量互補(bǔ)，降低能耗，節(jié)約電能。例叢井有6臺(tái)電機(jī)，則分別設(shè)定6臺(tái)抽油機(jī)在同一轉(zhuǎn)速下，各抽油機(jī)依次差I(lǐng) /6沖程。如圖2所示，SPWM單元包括微處理器801、同步方波產(chǎn)生器802、正弦波發(fā)生器803、運(yùn)算器804、雙相性SPWM5、可控逆變橋806、濾波電路807、電機(jī)808、電壓電流傳感器809，微處理器801與同步方波產(chǎn)生器802的輸入端口電連接，向同步方波產(chǎn)生器802輸出一個(gè)控制信號(hào)，啟動(dòng)同步方波產(chǎn)生器802產(chǎn)生輸出的方波信號(hào)，同步方波產(chǎn)生器802分兩路，一路與正弦波發(fā)生器803電連接，另一路與可控逆變橋806電連接；正弦波發(fā)生器803輸出一個(gè)頻率在15 50Hz的正弦波信號(hào)，15 50Hz的正弦波信號(hào)送到運(yùn)算器804，運(yùn)算器4通過(guò)雙相性SPWM5與上述的輸出的方波信號(hào)一起控制可控逆變橋806工作，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過(guò)改變調(diào)制波的頻率 和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值，這樣的電壓脈沖系列可以使負(fù)載電流中的高次諧波成分大為減小。可控逆變橋806采用三相或單相整流輸出的直流電源供給橋式逆變電源，控制可控逆變橋806包括控制電路和逆變橋，控制電路如圖3所示，它由門(mén)集成電路CD4081和⑶4069反相器構(gòu)成，⑶4081是4個(gè)2輸入與門(mén)，控制電路用了 6個(gè)2輸入與門(mén)，因此，需兩片⑶4081，其中兩只2輸入與門(mén)A和B構(gòu)成方波輸入和SPMM輸入控制，A和B的其中一路輸入連接后與SPMM負(fù)輸入端連接，接收SPMM負(fù)輸入端的控制，2輸入與門(mén)A另一端接收SPMM正輸入端的控制，2輸入與門(mén)B連接方波輸入。2輸入與門(mén)A輸出分兩路,一路通過(guò)2輸入與門(mén)C驅(qū)動(dòng)逆變橋的左上管，另一路經(jīng)⑶4069U1反相器后輸入到2輸入與門(mén)D的輸入端，由2輸入與門(mén)D驅(qū)動(dòng)逆變橋的左下管；2輸入與門(mén)B輸出分兩路，一路通過(guò)2輸入與門(mén)E驅(qū)動(dòng)逆變橋的右上管，另一路經(jīng)⑶4069U2反相器后輸入到2輸入與門(mén)F的輸入端，由2輸入與門(mén)F驅(qū)動(dòng)逆變橋的右下管。2輸入與門(mén)C、D、E、F的一個(gè)輸入端有一由RC構(gòu)成的積分電路，用于延遲或改變逆變橋?qū)〞r(shí)間。逆變電路如圖4所示,逆變電路如圖3所示,它包括4只三極管(或MOS管)和4只二極管構(gòu)成橋路，4只二極管分別并接在4只三極管的發(fā)射與集電極上，兩兩只三極管串聯(lián)，每?jī)芍淮?lián)后，集電極接來(lái)自整流的直流正端，發(fā)射極接來(lái)自整流電路輸出的直流負(fù)端，每?jī)芍淮?lián)后其中的連接點(diǎn)形成兩個(gè)輸出端與濾波電路輸入電連接。二極管分別并接在4只三極管的發(fā)射與集電極上，是正端與發(fā)射極電連接。可控逆變橋806逆變頻率是15 50Hz的正弦波信號(hào)，可控逆變橋806輸出15 50Hz的正弦波信號(hào)進(jìn)入濾波電路807，濾波電路是LC濾波電路。由濾波電路807進(jìn)行進(jìn)一步濾波，然后控制電機(jī)808工作。為了獲取電機(jī)808工作質(zhì)量(由于電源質(zhì)量引起的電機(jī)工作或網(wǎng)上負(fù)載引起的電網(wǎng)網(wǎng)問(wèn)題)，在電機(jī)808的負(fù)載電源上有電壓電流傳感器809，電壓電流傳感器809將檢測(cè)的電壓或電流輸送到微處理器801的A/D轉(zhuǎn)換口，由微處理器801進(jìn)行分析和處理，以確定調(diào)整同步方波產(chǎn)生器802的工作狀態(tài)。微處理器801工作狀態(tài)包括開(kāi)機(jī)、停機(jī)，包括改變同步方波產(chǎn)生器802工作狀態(tài)。如同步方波產(chǎn)生器802頻率改變，如在15 50Hz之間改變。
權(quán)利要求1.可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置，至少包括濾波電路、直流電壓電流檢測(cè)電路、相位基準(zhǔn)電路、自差相位調(diào)整電路、DSP控制電路、AC電流檢測(cè)電路和SPWM單元，其特征是SPWM単元包括微處理器、同步方波產(chǎn)生器、正弦波發(fā)生器、運(yùn)算器、雙相性SPWM、可控逆變橋、LC濾波電路、電機(jī)、電壓電流傳感器，微處理器與同步方波產(chǎn)生器的輸入端ロ電連接，向同步方波產(chǎn)生器輸出ー個(gè)控制信號(hào)，啟動(dòng)同步方波產(chǎn)生器產(chǎn)生輸出的方波信號(hào)，同步方波產(chǎn)生器分兩路，一路與正弦波發(fā)生器電連接，另一路與可控逆變橋電連接；正弦波發(fā)生器與運(yùn)算器電連接，運(yùn)算器通過(guò)雙相性SPWM與方波信號(hào)一起與可控逆變橋電連接，可控逆變橋輸出端電連接LC濾波電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置，其特征是抽油機(jī)用調(diào)速自差調(diào)相智能控制器，至少包括濾波電路、直流電壓電流檢測(cè)電路、相位基準(zhǔn)電路、自差相位調(diào)整電路、DSP控制電路、AC電流檢測(cè)電路和SPWM電路，母線直流經(jīng)濾波電路后分為兩路，一路經(jīng)SPWM電路后分路與分布式電機(jī)電連接；另一路到直流電壓電流檢測(cè)電路，經(jīng)處理后直流電壓電流檢測(cè)電路分兩路，一路到相位基準(zhǔn)電路輸入端，另一路到DSP控制電路輸入端；相位基準(zhǔn)電路一方面與AC電流檢測(cè)電路電連接，另ー方面與直流電壓電流檢測(cè)電路電連接，相位基準(zhǔn)電路通過(guò)自差相位調(diào)整電路后與DSP控制電路電連接，通過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)電路與SPWM電路電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置，其特征是可控逆變橋采用三相或単相整流輸出的直流電源供給橋式逆變電源，控制可控逆變橋包括控制電路和逆變橋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置，其特征是控制電路由門(mén)集成電路⑶4081和⑶4069反相器構(gòu)成，⑶4081是4個(gè)2輸入與門(mén)，控制電路用了6個(gè)2輸入與門(mén)，因此，需兩片⑶4081，其中兩只2輸入與門(mén)A和B構(gòu)成方波輸入和SPMM輸入控制，A和B的其中一路輸入連接后與SPMM負(fù)輸入端連接，接收SPMM負(fù)輸入端的控制，2輸入與門(mén)A另一端接收SPMM正輸入端的控制，2輸入與門(mén)B連接方波輸入；2輸入與門(mén)A輸出分兩路，一路通過(guò)2輸入與門(mén)C驅(qū)動(dòng)逆變橋的左上管，另一路經(jīng)⑶4069U1反相器后輸入到2輸入與門(mén)D的輸入端，由2輸入與門(mén)D驅(qū)動(dòng)逆變橋的左下管；2輸入與門(mén)B輸出分兩路，一路通過(guò)2輸入與門(mén)E驅(qū)動(dòng)逆變橋的右上管，另一路經(jīng)⑶4069U2反相器后輸入到2輸入與門(mén)F的輸入端，由2輸入與門(mén)F驅(qū)動(dòng)逆變橋的右下管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置，其特征是2輸入與門(mén)C、D、E、F的一個(gè)輸入端有一由RC構(gòu)成的積分電路，用于延遲或改變逆變橋?qū)〞r(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置，其特征是逆變橋包括4只三極管或MOS管和4只ニ極管構(gòu)成橋路，4只ニ極管分別并接在4只三極管的發(fā)射與集電極上，兩兩只三極管串聯(lián)，每?jī)芍淮?lián)后，集電極接來(lái)自整流的直流正端，發(fā)射極接來(lái)自整流電路輸出的直流負(fù)端，每?jī)芍淮?lián)后其中的連接點(diǎn)形成兩個(gè)輸出端與濾波電路輸入電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置，其特征是ニ極管分別并接在4只三極管的發(fā)射與集電極上，ニ極管正端與發(fā)射極電連接。
專(zhuān)利摘要本涉及一種抽油機(jī)控制器，特別是可降低高次諧波的抽油機(jī)智能控制裝置。采用三相異步電動(dòng)機(jī)、多級(jí)變速電動(dòng)機(jī)、永磁同步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的抽油機(jī)。包括濾波電路、直流電壓電流檢測(cè)電路、相位基準(zhǔn)電路、自差相位調(diào)整電路、DSP控制電路、AC電流檢測(cè)電路和SPWM單元，其特征是SPWM單元包括微處理器、同步方波產(chǎn)生器、正弦波發(fā)生器、運(yùn)算器、雙相性SPWM5、可控逆變橋、濾波電路、電機(jī)、電壓電流傳感器，運(yùn)算器通過(guò)雙相性SPWM5與上述的輸出的方波信號(hào)一起控制可控逆變橋工作，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等。
文檔編號(hào)H02P5/74GK202634340SQ201120536989
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者陳曦 申請(qǐng)人:陜西眾鑫聯(lián)節(jié)能新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司