一种抽油机集控专用逆变控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于抽油机井的控制装置，尤其是一种抽油机集控专用逆变控制
目.ο
【背景技术】
[0002]目前国内有关抽油机及驱动电机的各种检测与控制方式多种多样，比如，以改善工艺、提高采收率为目的而为抽油机配备的逆变调速器、示功图测试分析仪、滑差电机、变极调速；针对抽油机由于长期处于“大马拉小车”状态所致的功效低、功率因数低的问题，为了节能降耗而采用的节能控制电机、降压节能和Λ/Υ接法控制，以及对抽油机通过间歇式控制来实现节能的所谓超级节能器等等。国外围绕抽油机的控制主要采用比较完善的逆变调速装置和与之配套的示功图测试分析仪等，通过逆变调速器及多功能控制系统，既可以较好地满足采油工艺的要求，又能达到有效的节能目的。在国内各油田采用的逆变控制柜在以下几方面有技术和性能上的差异和影响:首先，对于逆变环节的SPffM控制及调压控制的算法不同，直接影响着实现抽油机“大马拉小车”状态下的降压节能效果。其次，逆变控制柜对抽油机的不平衡馈能通常有两种不同的处理方式和配置组态:一是在直流侧接入刹车电阻耗能，电路简单易行；二是交一直整流及滤波环节采用PWM可逆整流器将电机倒发电能量馈入电网，使不平衡馈能得以回收，避免能量的浪费。后者技术难度较大，成本也较高。此外，由于所采用的技术手段不同，控制柜成本也各不相同，不过总体看来，逆变控制柜价格偏高，各采油厂难以接受，这也是逆变控制柜目前难以大面积广泛应用的主要原因。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种抽油机集控专用逆变控制装置，解决了现有设备功效差、成本高等问题，具有节能效率高，造价低，可对油井运行情况实时监控，完成油井不平衡馈能，对整个系统实施与保护等优点。
[0004]为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种抽油机集控专用逆变控制装置，包括电力变换主电路、检测与保护模块、单片机控制模块，所述电力变换主电路的输入端与整流滤波装置的输出端相连接，所述电力变换主电路的输出端与抽油机电机相连接，所述电力变换主电路将直流电能转换为交流电能，为抽油机电机提供交流电能，并吸收公共直流母线上的过电压能量；所述检测与保护模块连接于电力变换主电路的检测端，对抽油机的电机的参数进行实时检测，并将检测信号传输给单片机控制模块，所述单片机控制模块连接于检测与保护模块，所述单片机控制模块接收检测信号，并根据该检测信号判断该抽油机的电机的工作状态，以控制电力变换主电路提供的交流电能。
[0005]所述电力变换主电路包括直流母线输入滤波电容、充电保护单元、SPffM逆变器和过压吸收保护单元，所述直流母线输入滤波电容将直流电能滤波，所述充电保护单元吸收因直流母线输入滤波电容刚上电时的冲击电流，所述SPffM逆变器将直流电能转换为交流电能，所述过压吸收保护单元吸收公共直流母线上的过电压能量。
[0006]所述该检测与保护模块在抽油机的电机出现异常情况下自动发出声光报警。
[0007]所述单片机控制模块应用16位dsPIC30F系列DSP单片机及高频PffM控制方式。
[0008]还包括驱动模块和不平衡馈能保护处理模块，所述驱动模块的输入端连接于该单片机控制模块的输出端，所述驱动模块的输出端与电力变换主电路的控制端相连接，以驱动该电力变换主电路，并强弱电隔离以保护该电力变换主电路，所述不平衡馈能保护处理模块同时连接于电力变换主电路的检测端以及驱动模块，用以吸收该公共直流母线上的过电压能量。
[0009]所述检测与保护模块检测到公共直流母线上电压过高时，将过电压信号传输给单片机控制模块，所述单片机控制模块将过电压信号传输给驱动模块，使不平衡馈能保护处理模块在该驱动模块的驱动下吸收该公共直流母线上的过电压能量。
[0010]所述当不平衡馈能保护处理模块吸收公共直流母线上的过电压能量时，所述单片机控制模块和该检测与保护模块进行LED指示。
[0011]所述还包括运行状态监视模块，该运行状态监视模块连接于单片机控制模块，并对该逆变终端控制器的运行情况进行实时监视、控制。
[0012]所述运行状态监视模块包括LED显示窗口、控制键盘和运行状态监视灯，通过LED显示窗口对该逆变终端控制器的工作状态和运行工况进行监视，通过控制键盘选择和设定该逆变终端控制器的运行方式，所述运行状态监视灯显示各种运行状态。
[0013]所述LED显示窗口还存储该逆变终端控制器的故障信息；所述控制键盘包括逆变终端启动按键、停止按键、复位按键、正反转按键、程序设置按键、数据设置按键、上下频率调节按键和调频按键。
[0014]相较于现有技术，本发明具有以下有益效果:
[0015]1.结合抽油机载荷的周期性急剧变化特点，使用专用节能控制算法。通过检测抽油机的当前负载状况和上、下冲程位置，经过智能化统计分析判断，实现对上、下冲程频率的优化调节；
[0016]2.各控制柜终端的软件开发，实现井口数据采集及远传通讯和逆变控制保护功能的有机结合，高度集成化为一体，由一套高性能单片机硬、软件系统统一完成，既可靠稳定又降低成本。
[0017]3.主要用于直流电逆变供抽油机电机使用，逆变控制装置可用于400V-600V的输入直流电使油井正常启动。逆变控制装置带有监控软硬件，可对该逆变终端控制器的运行情况实时监视、控制。
【附图说明】
[0018]图1为本发明逆变终端控制器的结构示意图；
[0019]图2为图1中的运行状态监视模块的运行状态监视面板的示意图。
【具体实施方式】
[0020]有关本发明的详细说明及技术内容，配合【附图说明】如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
[0021]如图1所示，逆变终端控制器主要是将该直流电能转换为交流电能，抽油机提供该交流电能，并对该逆变终端控制器的运行情况实时监视、控制。逆变终端控制器5包括电力变换主电路21、检测与保护模块22、单片机控制模块23、驱动模块24、不平衡馈能保护处理模块25和运行状态监视模块26五部分。电力变换主电路21的输入端与整流滤波装置4的输出端相连接，电力变换主电路21的输出端与抽油机6相连接，用于将直流电能转换为交流电能，并吸收直流侧过电压能量，电力变换主电路21部分采用第四代新型全控电力电子器件IGBT等快速模块组成。电力变换主电路21主要由三个部分组成:一是直流母线输入滤波电容及充电保护单元，群控系统的整流滤波装置4使三相输入电流相对于输入电压基本没有相位滞后，网侧功率因数较高，为SPffM逆变器提供直流电压母线，该直流母线输入滤波电容将该直流电能滤波，充电保护单元吸收因电容刚上电时的冲击电流，保护电容及整流器，采用的是双极性的SPffM控制三相桥式逆变电路，可以大大减少输出电压中所含谐波成份，使输出电流接近正弦波，而对输入网侧回路的功率因数没有影响，当不平衡馈能保护处理模块中电能未及时用完时，该过压吸收保护单元吸收该公共直流母线上的过电压能量。二是SPffM逆变器，采用的是双极性PffM控制三相桥式逆变电路，可以大大减少输出电压中所含谐波成份，使输出电流接近正弦波，而对输入网侧回路的功率因数没有影响。三是过压吸收保护单元，防止直流母线馈能比较集中时电压过高，过压吸收保护单元通过大功率IGBT功率模块来实现开关控制，该通断控制逻辑信号的形成，是通过检测与保护模块22的逻辑判断与单片机控制模块23的特定控制算法来综合完成的，主要作用是吸收直流侧过电压能量，防止由于不平衡馈能造成的过压威胁，在过压吸收保护单元投入工作期间，单片机控制模块23和检测与保护模块22都会给出相应的LED指示，当不平衡馈能保护处理模块不能将过电压能量完全利用时，电压升高，这时过压吸收保护单元就会导通，吸收过压。
[0022]检测与保护模块22连接于电力变换主电路21的检测端，并对抽油机电机的电压、电流、功率因数和功率等参数进行实时检测，除实现对本装置的保护之外，还可以完成对抽油机电机运行状态的监测，在电机出现过压、过流、过载、缺相等异常情况下自动发出声光报警。
[0023]单片机控制模块23连接于检测与保护模块22，应用了 16位dsPIC30F系