[发明专利]一种抽油机用无刷电机能量回馈调速控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及采油工程技术领域，特别属于一种抽油机用无刷电机能量回馈调速控制系统。

背景技术

目前，油田游梁式抽油机配套电机如需实现电气无级调速，一般是采用以逆变器为核心部件的变频器和专用控制器，其制动单元均采用电阻能耗制动方案，导致抽油机虽然能够实现电气无级调速，但因“倒发电”被制动电阻以热能形式消耗而增加了抽油机的运行能耗。

发明内容

本发明的目的是设计一种既能实时调整优化抽油机运行速度，又能重复利用抽油机运行过程中产生的倒发电的一种抽油机用无刷电机能量回馈调速控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种抽油机用无刷电机能量回馈调速控制系统，它由公共电网、功率输入控制单元、无刷电机、转速传感器、功率输出调控单元、嵌入式控制器、屏显操控单元、能量回馈单元组成；其中公共电网与功率输入控制单元连接，公共电网与能量回馈单元与连接，功率输入控制单元与无刷电机连接，功率输入控制单元与嵌入式控制器相连，无刷电机与转速传感器连接，转速传感器与功率输出调控单元连接，功率输出调控单元与嵌入式控制器连接，功率输出调控单元与能量回馈单元连接，嵌入式控制器与屏显操控单元连接。

功率输出调控单元由整流器、电参传感器、斩波器、滤波电容组成；嵌入式控制器接收转速传感器和电参传感器反馈的数据，通过嵌入式控制器的内嵌程序处理运算，发出转速调控指令，调控斩波器对经整流器 “交-直”整流的直流电压进行高频调幅控制，改变了无刷电机的输出绕组的电流，实现了无刷电机运转速度的调控。

能量回馈单元由可控硅逆变器、频率相位控制器、滤波器组成；在嵌入式控制器的统一控制下，功率输入控制单元将50HZ工频交流电输送至无刷电机，无刷电机输出的转差交流电和再生交流电经过功率输出调控单元的整流器进行“交-直”整流，能量回馈单元中的可控硅逆变器对直流电进行“直-交”逆变，逆变的交流电在频率相位控制器和滤波器的综合处理下转变成50HZ工频交流电输出，回送至公共电网，实现能量的回馈。

本发明与已有技术相比具有以下优点

1）本发明能够实现抽油机的软启动，低了抽油机传动机构以及机身、减速箱、抽油杆柱等振动及磨损，提高抽油机的安全性能，延长了相关部件的使用寿命。

2）本发明采用嵌入式数字调控技术，自动调整优化抽油机转速，彻底吸收抽油机运行过程中产生的倒发电能，实现抽油机的调速运行和能量回馈。

3）本发明具有一个可控硅逆变器与多个功率输出调控单元组合配套设计成“一拖多”能量回馈调速控制系统，专门为平台井多台抽油机进行节能调速系统配套，可降低设备投入成本。

附图说明：图1：本发明结构示意图；图2：本发明调速控制系统示意图；图3：本发明在抽油机安装示意图。

图中：1.公共电网、2.功率输入控制单元、3.无刷电机、4.转速传感器、5.功率输出调控单元、51.整流器、52.电参传感器、53.斩波器、54.滤波电容、6.嵌入式控制器、7.屏显操控单元、8.能量回馈单元、81.可控硅逆变器、82.频率相位控制器、83.滤波器。

具体实施方式：以下结合附图对本发明做进一步详述，它由公共电网1、功率输入控制单元2、无刷电机3、转速传感器4、功率输出调控单元5、嵌入式控制器6、屏显操控单元7、能量回馈单元8组成；其中公共电网1与功率输入控制单元2连接，公共电网1与能量回馈单元8与连接，功率输入控制单元2与无刷电机3连接，功率输入控制单元2与嵌入式控制器6相连，无刷电机3与转速传感器4连接，转速传感器4与功率输出调控单元5连接，功率输出调控单元5与嵌入式控制器6连接，功率输出调控单元5与能量回馈单元8连接，嵌入式控制器6与屏显操控单元7连接。

功率输出调控单元5由整流器51、电参传感器52、斩波器53、滤波电容54组成；嵌入式控制器6接收转速传感器4和电参传感器52反馈的数据，通过嵌入式控制器6的内嵌程序处理运算，发出转速调控指令，调控斩波器53对经整流器51“交-直”整流的直流电压进行高频调幅控制，改变了无刷电机3的输出绕组的电流，实现了无刷电机3运转速度的调控。