本發(fā)明涉及保護(hù)電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種油井終端用電壓保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
作為油田生產(chǎn)過(guò)程中一種常用終端設(shè)備，游梁式抽油機(jī)因其構(gòu)造簡(jiǎn)單、可靠性高、便于維護(hù)等特點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。然而發(fā)明人在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于游梁式抽油機(jī)工作過(guò)程中負(fù)荷量變化較大，而且會(huì)因抽油機(jī)慣性從而出現(xiàn)倒發(fā)電狀態(tài)，進(jìn)而引起網(wǎng)測(cè)電流畸變，甚至諧波污染等問題出現(xiàn)。而現(xiàn)有的保護(hù)電路無(wú)法完全克服上述問題，最終導(dǎo)致抽油機(jī)功率變化大、能源浪費(fèi)、整機(jī)穩(wěn)定性差等缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出了一種油井終端用電壓保護(hù)電路，該電壓保護(hù)電路既可以完成過(guò)壓、欠壓保護(hù)以及報(bào)警工作，又可以對(duì)抽油機(jī)倒發(fā)電饋能進(jìn)行控制，從而消耗掉多余饋能，防止對(duì)供電母線造成沖擊。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：
一種油井終端用電壓保護(hù)電路，包括：
采樣電阻，采樣電阻的一端與油井終端供電線路相連接，采樣電阻的另一端分別與第一比較器的負(fù)極輸入端、第二比較器的負(fù)極輸入端、第三比較器的負(fù)極輸入端相連接；
第一比較器的正極輸入端與提供油井終端過(guò)壓電壓值的第一電源相連接，第一比較器的輸出端與第一光耦合器的輸入端電連接，第一光耦合器的輸出端輸出油井終端過(guò)壓信號(hào)；
第二比較器的正極輸入端與提供油井終端欠壓電壓值的第二電源相連接，第二比較器的輸出端與第二光耦合器的輸入端電連接，第二光耦合器的輸出端輸出油井終端欠壓信號(hào)；
第三比較器的正極輸入端與提供油井終端門限電壓值的第三電源相連接，第三比較器的輸出端與光耦驅(qū)動(dòng)芯片的正極輸入端口電連接，光耦驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端分別與NPN型三極管以及PNP型三極管的控制端相連接，NPN型三極管的輸出端、PNP型三極管的輸出端分別與IGBT絕緣柵雙極型晶體管的門極相連接，IGBT絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極與油井終端供電線路相連接，IGBT絕緣柵雙極型晶體管的集電極接地。
較為優(yōu)選的，所述第一光耦合器中包括有第一發(fā)光二極管以及第一光敏半導(dǎo)體管，所述第一發(fā)光二極管的正極端與正10伏~正15伏的電源電壓電連接，所述第一發(fā)光二極管的負(fù)極端與第一比較器的輸出端相連接；
所述第二光耦合器中包括有第二發(fā)光二極管以及第二光敏半導(dǎo)體管，所述第二發(fā)光二極管的正極端與正10伏~正15伏的電源電壓電連接，所述第二發(fā)光二極管的負(fù)極端與第二比較器的輸出端相連接。
優(yōu)選的，第一比較器的輸出端與第一光耦合器的輸入端之間還設(shè)置有第一限流電阻；
第二比較器的輸出端與第二光耦合器的輸入端之間還設(shè)置有第二限流電阻。
可選的，第三比較器的輸出端與光耦驅(qū)動(dòng)芯片的正極輸入端口之間設(shè)置有第三限流電阻；
光耦驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端與NPN型三極管以及PNP型三極管的控制端之間設(shè)置有第四限流電阻。
可選的，NPN型三極管的輸出端與IGBT絕緣柵雙極型晶體管的門極之間設(shè)置有第五限流電阻；
PNP型三極管的輸出端與IGBT絕緣柵雙極型晶體管的門極之間設(shè)置有第六限流電阻。
優(yōu)選的，IGBT絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極與油井終端供電線路之間設(shè)置有穩(wěn)壓電容組。
優(yōu)選的，NPN型三極管的輸入端與正15伏~正20伏的電源電壓電連接；
PNP型三極管的輸入端與負(fù)10伏~負(fù)20伏的電源電壓電連接。
本發(fā)明提供了一種油井終端用電壓保護(hù)電路，該電壓保護(hù)電路包括有采樣電阻、第一比較器、第二比較器、第三比較器，第一比較器連接有提供油井終端過(guò)壓電壓值的第一電源以及第一光耦合器，第二比較器連接有提供油井終端欠壓電壓值的第二電源以及第二光耦合器，第三比較器連接有提供油井終端門限電壓值的第三電源以及光耦驅(qū)動(dòng)芯片，光耦驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)一步與IGBT絕緣柵雙極型晶體管相連接。具有上述結(jié)構(gòu)的油井終端用電壓保護(hù)電路，其可采集供電線路中過(guò)壓以及欠壓的電壓狀態(tài)并通知中控單元進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警處理；此外，該電壓保護(hù)電路還可以采集供電線路中倒發(fā)電饋能狀況，并及時(shí)導(dǎo)通IGBT絕緣柵雙極型晶體管以及穩(wěn)壓電容組，從而將油井終端供電線路上的多余饋能吸收消耗掉，保護(hù)抽油機(jī)以及供電線路的安全。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明一種油井終端用電壓保護(hù)電路的電路示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出了一種油井終端用電壓保護(hù)電路，該電壓保護(hù)電路既可以完成過(guò)壓、欠壓保護(hù)以及報(bào)警工作，又可以對(duì)抽油機(jī)倒發(fā)電饋能進(jìn)行控制，從而消耗掉多余饋能，防止對(duì)供電母線造成沖擊。
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
下面結(jié)合下述附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做詳細(xì)描述。
本發(fā)明提出了一種油井終端用電壓保護(hù)電路，如圖1所示，該電壓保護(hù)電路中包括：采樣電阻R1、第一比較器A1、第二比較器A2、第三比較器A3。其中，采樣電阻R1的一端與油井終端供電線路相連接，另一端分別與第一比較器A1的負(fù)極輸入端、第二比較器A2的負(fù)極輸入端、第三比較器A3的負(fù)極輸入端相連接。
第一比較器A1的正極輸入端與第一電源V1相連接，第一電源V1用于提供油井終端過(guò)壓電壓值，第一比較器A1的輸出端與第一耦合器OC1的輸入端電連接。作為一種較為優(yōu)選的實(shí)施方式，第一耦合器OC1中包括有第一發(fā)光二極管以及第一光敏半導(dǎo)體管，其中，第一發(fā)光二極管的負(fù)極端與第一比較器A1的輸出端相連接，第一發(fā)光二極管的正極端與正10伏~正15伏的電源電壓電連接（優(yōu)選正10伏的電源電壓）；第一光敏半導(dǎo)體管的一端接地，其另一端用于輸出油井終端過(guò)壓信號(hào)OUT1。此外，為保護(hù)第一發(fā)光二極管，較為優(yōu)選的，第一比較器A1的輸出端與第一光耦合器OC1的輸入端之間還設(shè)置有第一限流電阻R11。
值得注意的是，當(dāng)?shù)谝槐容^器A1比較得出第一采樣電阻R1所采集的供電線路上的實(shí)時(shí)電壓Vi大于過(guò)壓電壓值V1時(shí)，該結(jié)果會(huì)進(jìn)一步觸發(fā)第一光耦合器開啟并由其輸出端輸出過(guò)壓信號(hào)，從而通知中控單元觸發(fā)報(bào)警以及切斷供電電源等緊急動(dòng)作，保護(hù)抽油機(jī)的使用安全。
而第二比較器A2的正極輸入端與第二電源V2相連接，第二電源V2用于提供油井終端欠壓電壓值，第二比較器A2的輸出端與第二光耦合器OC2的輸入端電連接。作為一種較為優(yōu)選的實(shí)施方式，第二耦合器OC2中包括有第二發(fā)光二極管以及第二光敏半導(dǎo)體管，其中，第二發(fā)光二極管的負(fù)極端與第二比較器A2的輸出端相連接，第二發(fā)光二極管的正極端與正10伏~正15伏的電源電壓電連接（優(yōu)選正10伏的電源電壓）；第二光敏半導(dǎo)體管的一端接地，其另一端用于輸出油井終端過(guò)壓信號(hào)OUT2。此外，為保護(hù)第二發(fā)光二極管，較為優(yōu)選的，第二比較器A2的輸出端與第二光耦合器OC2的輸入端之間還設(shè)置有第二限流電阻R21。
與第一比較器A1相類似，當(dāng)?shù)诙容^器A2比較得出第一采樣電阻R1所采集的供電線路上的實(shí)時(shí)電壓Vi小于欠壓電壓值V2時(shí)，該結(jié)果會(huì)進(jìn)一步觸發(fā)第二光耦合器開啟并由其輸出端輸出欠壓信號(hào)，從而通知中控單元觸發(fā)報(bào)警，并暫停抽油機(jī)的運(yùn)行，防止因欠壓而產(chǎn)生的運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)。
另一方面，如圖1所示，第三比較器A3的正極輸入端與第三電源V3相連接，第三電源V3用于提供油井終端門限電壓值，第三比較器A3的輸出端與光耦驅(qū)動(dòng)芯片的正極輸入端口（IF+極端口）電連接，該光耦驅(qū)動(dòng)芯片優(yōu)選使用PC923芯片。其中，光耦驅(qū)動(dòng)芯片PC923的輸出端分別與NPN型三極管Q1的控制端以及PNP型三極管Q2的控制端相連接；可選的，PC923光耦驅(qū)動(dòng)芯片的正極以及NPN型三極管Q1輸入端與正15伏~正20伏的電源電壓電連接，正電源電壓優(yōu)選使用正15伏電壓；PC923光耦驅(qū)動(dòng)芯片的負(fù)極以及PNP型三極管的輸入端與負(fù)10伏~負(fù)20伏的電源電壓電連接，負(fù)電源電壓優(yōu)選使用負(fù)18伏電壓。而NPN型三極管Q1的輸出端、PNP型三極管Q2的輸出端分別與IGBT絕緣柵雙極型晶體管的門極G極相連接，IGBT絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極E極與油井終端供電線路相連接，IGBT絕緣柵雙極型晶體管的集電極G極接地，該IGBT絕緣柵雙極型晶體管應(yīng)選擇其耐壓不低于1200V，最大負(fù)荷電流150~200A。
作為一種較為優(yōu)選的實(shí)施方式，第三比較器A3的輸出端與光耦驅(qū)動(dòng)芯片PC923的正極輸入端口IF+之間進(jìn)一步設(shè)置有第三限流電阻R31；光耦驅(qū)動(dòng)芯片PC923的輸出端與NPN型三極管Q1的控制端以及PNP型三極管Q2的控制端之間進(jìn)一步設(shè)置有第四限流電阻R41。此外可選的，在NPN型三極管Q1的輸出端與IGBT絕緣柵雙極型晶體管的門極G極之間還設(shè)置有第五限流電阻R51，PNP型三極管Q2的輸出端與IGBT絕緣柵雙極型晶體管的門極G極之間設(shè)置有第六限流電阻R61。而IGBT絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極E極與油井終端供電線路之間還可進(jìn)一步設(shè)置有穩(wěn)壓電容組C1。
當(dāng)?shù)谌容^器A3比較得出第一采樣電阻R1所采集的供電線路上的實(shí)時(shí)電壓Vi超出預(yù)設(shè)的門限電壓值V3時(shí)，該比較結(jié)果會(huì)傳遞至PC923光耦驅(qū)動(dòng)芯片，并由PC923光耦驅(qū)動(dòng)芯片生成觸發(fā)IGBT絕緣柵雙極型晶體管導(dǎo)通的控制信號(hào)。具體的，當(dāng)PC923光耦驅(qū)動(dòng)芯片的OUT端口輸出高電平時(shí)，NPN型三極管Q1開啟、PNP型三極管Q2關(guān)閉，此時(shí)正15伏電壓加載至IGBT絕緣柵雙極型晶體管的門極G極從而將IGBT開通，進(jìn)而使得穩(wěn)壓電容組C1充電，對(duì)直流母線上饋能進(jìn)行消耗。而當(dāng)PC923光耦驅(qū)動(dòng)芯片的OUT端口輸出低電平時(shí)，NPN型三極管Q1關(guān)閉、PNP型三極管Q2開啟，此時(shí)負(fù)18伏加載至IGBT絕緣柵雙極型晶體管的門極G極從而將IGBT關(guān)閉，穩(wěn)壓電容組C1將之前蓄能反饋給直流母線，保證直流母線的可靠性。
本發(fā)明提供了一種油井終端用電壓保護(hù)電路，該電壓保護(hù)電路包括有采樣電阻、第一比較器、第二比較器、第三比較器，第一比較器連接有提供油井終端過(guò)壓電壓值的第一電源以及第一光耦合器，第二比較器連接有提供油井終端欠壓電壓值的第二電源以及第二光耦合器，第三比較器連接有提供油井終端門限電壓值的第三電源以及光耦驅(qū)動(dòng)芯片，光耦驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)一步與IGBT絕緣柵雙極型晶體管相連接。具有上述結(jié)構(gòu)的油井終端用電壓保護(hù)電路，其可采集供電線路中過(guò)壓以及欠壓的電壓狀態(tài)并通知中控單元進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警處理；此外，該電壓保護(hù)電路還可以采集供電線路中倒發(fā)電饋能狀況，并及時(shí)導(dǎo)通IGBT絕緣柵雙極型晶體管以及穩(wěn)壓電容組，從而將油井終端供電線路上的多余饋能吸收消耗掉，保護(hù)抽油機(jī)以及供電線路的安全。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。