專利名稱：可降低高次諧波的抽油機智能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本涉及一種抽油機控制器，特別是可降低高次諧波的抽油機智能控制裝置。采用三相異步電動機、多級變速電動機、永磁同步電動機為動力的抽油機。
背景技術(shù)：
目前在我國陸地石油勘探、開采行業(yè)除自噴油井外，其它油井均要采用各類電動機提供動力來抽取原油，而其中相當部分油井油質(zhì)65 ,65，稠油區(qū)域式為貧油井，均需要對抽油機的沖次進行適時調(diào)整，傳統(tǒng)方法大致為三種一是利用多速電動機；二是更換皮帶輪，費時、費力、減產(chǎn)；三是采用普通變頻器來完成調(diào)速，造成對電網(wǎng)嚴重干擾，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)簡單，調(diào)節(jié)方便，不會對對電網(wǎng)造成嚴重干擾，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智能控制裝置。本的目的是這樣實現(xiàn)的，可降低高次諧波的抽油機智能控制裝置，至少包括濾波電路、直流電壓電流檢測電路、相位基準電路、自差相位調(diào)整電路、DSP控制電路、AC電流檢測電路和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、運算器、雙相性SPWM5、可控逆變橋、LC濾波電路、電機、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)生器輸出一個控制信號，啟動同步方波產(chǎn)生器產(chǎn)生輸出的方波信號，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)生器與運算器電連接，運算器通過雙相性SPWM5與方波信號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、直流電壓電流檢測電路、相位基準電路、自差相位調(diào)整電路、DSP控制電路、AC電流檢測電路和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電連接；另一路到直流電壓電流檢測電路，經(jīng)處理后直流電壓電流檢測電路分兩路，一路到相位基準電路輸入端，另一路到DSP控制電路輸入端；相位基準電路一方面與AC電流檢測電路電連接，另一方面與直流電壓電流檢測電路電連接，相位基準電路通過自差相位調(diào)整電路后與DSP控制電路電連接,通過隔離驅(qū)動電路與SPWM電路電連接。相位基準電路用于根據(jù)油田叢井數(shù)量分別設(shè)定相位基準?？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集成電路⑶4081和⑶4069反相器構(gòu)成，⑶4081是4個2輸入與門，控制電路用了 6個2輸入與門，因此，需兩片⑶4081，其中兩只2輸入與門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負輸入端連接，接收SPMM負輸入端的控制，2輸入與門A另一端接收SPMM正輸入端的控制，2輸入與門B連接方波輸入；2輸入與門A輸出分兩路，一路通過2輸入與門C驅(qū)動逆變橋的左上管，另一路經(jīng)⑶4069U1反相器后輸入到2輸入與門D的輸入端，由2輸入與門D驅(qū)動逆變橋的左下管；2輸入與門B輸出分兩路，一路通過2輸入與門E驅(qū)動逆變橋的右上管，另一路經(jīng)⑶4069U2反相器后輸入到2輸入與門F的輸入端，由2輸入與門F驅(qū)動逆變橋的右下管。2輸入與門C、D、E、F的一個輸入端有一由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)，每兩只串聯(lián)后，集電極接來自整流的直流正端，發(fā)射極接來自整流電路輸出的直流負端，每兩只串聯(lián)后其中的連接點形成兩個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)，降低對地網(wǎng)的諧波干擾，同時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)，把過大能耗、能量回饋裝置。

下面結(jié)合實施例附圖對本作進一步說明圖I是本實施例控制電原理圖；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、直流電壓電流檢測電路；4、相位基準電路；5、自差相位調(diào)整電路；6、DSP控制電路；7、AC電流檢測電路；8、SPWM單元；9、隔離驅(qū)動電路。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、運算器；805、雙相性SPWM ;806、可控逆變橋；807、濾波電路；808、電機；809、電壓電流傳感器。
具體實施方式
如圖I所示，可降低高次諧波的抽油機智能控制裝置，至少包括濾波電路2、直流電壓電流檢測電路3、相位基準電路4、自差相位調(diào)整電路5、DSP控制電路6、AC電流檢測電路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N1、N2、N3、NX電連接；另一路到直流電壓電流檢測電路3，經(jīng)處理后直流電壓電流檢測電路3分兩路，一路到相位基準電路4,另一路到DSP控制電路6 ;相位基準電路4 一方面與AC電流檢測電路7電連接，用于接收AC電流檢測電路7檢測的電機驅(qū)動回路的交流電流信號，另一方面與直流電壓電流檢測電路3電連接，接收直流電壓電流檢測電路3檢測的濾波電路2輸出信號，相位基準電路4通過自差相位調(diào)整電路5后控制DSP控制電路6進行糾正，通過隔離驅(qū)動電路9驅(qū)動SPWM單元8，使分布式電機控制的抽油機在同一轉(zhuǎn)速下，各抽油機依次差I(lǐng) / N沖程。相位基準電路4用于根據(jù)油田叢井數(shù)量分別設(shè)定相位基準。N臺控制器均以共直流母線曲線為同一標準與自身沖次位置負載比較。通過自差相調(diào)整，始終動態(tài)保持叢井的井沖次位置差，使得各電動機電動式倒發(fā)電狀態(tài)均衡，能量互補，降低能耗，節(jié)約電能。例叢井有6臺電機，則分別設(shè)定6臺抽油機在同一轉(zhuǎn)速下，各抽油機依次差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、運算器804、雙相性SPWM5、可控逆變橋806、濾波電路807、電機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輸出一個控制信號，啟動同步方波產(chǎn)生器802產(chǎn)生輸出的方波信號，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輸出一個頻率在15 50Hz的正弦波信號，15 50Hz的正弦波信號送到運算器804，運算器4通過雙相性SPWM5與上述的輸出的方波信號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載電流中的高次諧波成分大為減小?？煽啬孀儤?06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，它由門集成電路CD4081和⑶4069反相器構(gòu)成，⑶4081是4個2輸入與門，控制電路用了 6個2輸入與門，因此，需兩片⑶4081，其中兩只2輸入與門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負輸入端連接，接收SPMM負輸入端的控制，2輸入與門A另一端接收SPMM正輸入端的控制，2輸入與門B連接方波輸入。2輸入與門A輸出分兩路,一路通過2輸入與門C驅(qū)動逆變橋的左上管，另一路經(jīng)⑶4069U1反相器后輸入到2輸入與門D的輸入端，由2輸入與門D驅(qū)動逆變橋的左下管；2輸入與門B輸出分兩路，一路通過2輸入與門E驅(qū)動逆變橋的右上管，另一路經(jīng)⑶4069U2反相器后輸入到2輸入與門F的輸入端，由2輸入與門F驅(qū)動逆變橋的右下管。2輸入與門C、D、E、F的一個輸入端有一由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)，每兩只串聯(lián)后，集電極接來自整流的直流正端，發(fā)射極接來自整流電路輸出的直流負端，每兩只串聯(lián)后其中的連接點形成兩個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，可控逆變橋806輸出15 50Hz的正弦波信號進入濾波電路807，濾波電路是LC濾波電路。由濾波電路807進行進一步濾波，然后控制電機808工作。為了獲取電機808工作質(zhì)量(由于電源質(zhì)量引起的電機工作或網(wǎng)上負載引起的電網(wǎng)網(wǎng)問題)，在電機808的負載電源上有電壓電流傳感器809，電壓電流傳感器809將檢測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)包括開機、停機，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智能控制裝置，至少包括濾波電路、直流電壓電流檢測電路、相位基準電路、自差相位調(diào)整電路、DSP控制電路、AC電流檢測電路和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、運算器、雙相性SPWM、可控逆變橋、LC濾波電路、電機、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)生器輸出ー個控制信號，啟動同步方波產(chǎn)生器產(chǎn)生輸出的方波信號，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)生器與運算器電連接，運算器通過雙相性SPWM與方波信號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智能控制裝置，其特征是抽油機用調(diào)速自差調(diào)相智能控制器，至少包括濾波電路、直流電壓電流檢測電路、相位基準電路、自差相位調(diào)整電路、DSP控制電路、AC電流檢測電路和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電連接；另一路到直流電壓電流檢測電路，經(jīng)處理后直流電壓電流檢測電路分兩路，一路到相位基準電路輸入端，另一路到DSP控制電路輸入端；相位基準電路一方面與AC電流檢測電路電連接，另ー方面與直流電壓電流檢測電路電連接，相位基準電路通過自差相位調(diào)整電路后與DSP控制電路電連接，通過隔離驅(qū)動電路與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智能控制裝置，其特征是控制電路由門集成電路⑶4081和⑶4069反相器構(gòu)成，⑶4081是4個2輸入與門，控制電路用了6個2輸入與門，因此，需兩片⑶4081，其中兩只2輸入與門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負輸入端連接，接收SPMM負輸入端的控制，2輸入與門A另一端接收SPMM正輸入端的控制，2輸入與門B連接方波輸入；2輸入與門A輸出分兩路，一路通過2輸入與門C驅(qū)動逆變橋的左上管，另一路經(jīng)⑶4069U1反相器后輸入到2輸入與門D的輸入端，由2輸入與門D驅(qū)動逆變橋的左下管；2輸入與門B輸出分兩路，一路通過2輸入與門E驅(qū)動逆變橋的右上管，另一路經(jīng)⑶4069U2反相器后輸入到2輸入與門F的輸入端，由2輸入與門F驅(qū)動逆變橋的右下管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可降低高次諧波的抽油機智能控制裝置，其特征是2輸入與門C、D、E、F的一個輸入端有一由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)，每兩只串聯(lián)后，集電極接來自整流的直流正端，發(fā)射極接來自整流電路輸出的直流負端，每兩只串聯(lián)后其中的連接點形成兩個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。
專利摘要本涉及一種抽油機控制器，特別是可降低高次諧波的抽油機智能控制裝置。采用三相異步電動機、多級變速電動機、永磁同步電動機為動力的抽油機。包括濾波電路、直流電壓電流檢測電路、相位基準電路、自差相位調(diào)整電路、DSP控制電路、AC電流檢測電路和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、運算器、雙相性SPWM5、可控逆變橋、濾波電路、電機、電壓電流傳感器，運算器通過雙相性SPWM5與上述的輸出的方波信號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H02P5/74GK202634340SQ201120536989
公開日2012年12月26日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者陳曦 申請人:陜西眾鑫聯(lián)節(jié)能新技術(shù)開發(fā)有限公司