[发明专利]基于公共直流母线的抽油机多机驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及抽油机驱动变频节能装置，尤其涉及基于公共直流母线的抽油机多机驱动装置。

背景技术

游梁式抽油机又名磕头机，是目前各个油田应用最普遍的石油抽油设备，也是油田耗电大户，抽油机用电量约占油田总用电量的40%，运行效率非常低，平均运行效率只有25%，功率因数低，电能浪费大。因此，抽油机节能潜力非常巨大，石油行业也是推广电机系统节能的重点行业。

抽油机属于位能性负载，尤其是在配重不平衡时，在抽油机的一个冲程周期中，会使电动机处于发电状态。电动机由于位能或者惯性，其转速会超过同步转速，再生能量通过与变频器逆变桥功率开关器件IGBT并联的续流二极管的整流作用，反馈到直流母线。由于普通的两象限的变频器，其母线是通过普通二极管整流桥供电，不能向电网回馈电压，所以反馈到直流母线的再生能量只能对滤波电容充电而使母线电压升高。变频器在设计时，为了保护器件，会设置一个母线过压保护，当母线电压值到达一定值时，会触发此保护以保护变频器中的器件。所以再生能量会将母线电压充电到设定的过压值，会保护停机。

一般，处理抽油机再生能量传统的做法是普遍采用不控整流的两象限变频器与制动单元、制动电阻结合使用的方案，每个逆变单元都具有整流环节、直流环节和逆变环节，且整流环节一般为不控二极管整流器结构，这种方式是在母线电压上并制动单元及制动电阻，将能量直接消耗在制动电阻上，这种做法的缺点是回馈能量被电阻消耗掉，对节能不利，且电网侧的谐波电流比较大，功率因数低下。同时，每台抽油机配一台变压器和变频器，每个变频器都具有整流环节，对于多台抽油机相距较近的场合，资源浪费，系统成本增加。

发明内容

本发明提供一种基于公共直流母线的抽油机多机驱动装置，解决现有抽油机驱动变频节能装置功率因数低，谐波电流大，能耗制动不节能的问题的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于公共直流母线的抽油机多机驱动装置，包括前端集成PWM整流器和后端处理装置；所述前端集成PWM整流器用于将电网的交流电转换为直流电或将电机的再生能量转换为电能送回所述电网；所述后端处理装置用于将所述前端集成PWM整流器输出的直流电驱动电机负载；所述后端处理装置包括短路保护及缓冲装置、逆变器，所述短路保护及缓冲装置的输入端与所述前端集成PWM整流器的输出端电连接，所述短路保护及缓冲装置的输出端与所述逆变器的输入端电连接，所述逆变器的输出端与所述电机负载的输入端电连接。

本发明的有益效果是：为解决了现有技术中功率因数低，谐波电流大，能耗制动不节能的问题，并解决了多台抽油机相距较近的场合，成本也比较高的问题。

进一步：所述保护及缓冲装置包括直流断路器、熔断器(FU4、FU5;FU6、FU7)、接触器、功率电阻，所述直流断路器的输入端与所述前端集成PWM整流器的输出端电连接，所述直流断路器的输出端经所述熔断器(FU4、FU5;FU6、FU7)与所述功率电阻的输入端电连接，所述功率电阻的输出端与所述逆变器的输入端电连接，所述接触器与所述功率电阻并联连接；所述后端处理装置至少设为两个，一个所述后端处理装置只与一个所述电机负载电连接。

进一步：所述前端集成PWM整流器包括第一熔断器、第一断路器QF、第一接触器K1、第一电抗器和PWM整流器；所述第一熔断器的输入端与所述电网电连接；所述第一熔断器的输出端与所述第一断路器QF的输入端电连接；所述第一断路器QF的输出端与所述第一接触器K1的输入端电连接；所述第一接触器K1的输出端与所述第一电抗器输入端电连接，所述第一接触器K1上并联第一功率电阻；所述第一电抗器的输出端与所述PWM整流器输入端电连接；所述PWM整流器输出端与每个所述后端处理装置中的所述直流断路器输入端电连接。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的结构示意图；

图2为本发明的第二实施例的结构示意图；

图3为本发明的第二实施例的前端集成PWM整流器结构示意图；

图4为本发明的第二实施例的第一后端处理装置结构示意图；

图5为本发明的第二实施例的第二后端处理装置结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：