专利名称：抽油机用一拖多变频控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种变频控制装置，尤其涉及一种适用于抽油机群井或区域内多台电机同时变频控制工作需求的变频控制装置。
背景技术：
目前，我国油田分布广泛，群井现象比较普遍。抽油机的电气部分主要是由三相异步电动机和控制电路组成，但是抽油机工作在轻载状态，“大马拉小车”的现象很严重，而轻载和空载时的功率因数只有O. 2 O. 3，因而电动机的负载率低，功率因数更低，电能的浪费很严重。在每个冲次运行过程中存在倒发电现象。对于单台抽油机可以安装抽油机专用四象限变频器控制抽油机的运行，解决功率因数低、载荷率低以及电机启动时冲击大的问题，但是对于群井存在严重的浪费现象群井抽油机单台电机功率都比较小，大概为 5.5kW llkW，每台一台四象限变频控制装置占地体积大，材料浪费多，装置内部消耗也相应较高。并且每台变频器都根据单台装置进行了比较大的裕量设计，成本高，浪费严重，设备利用率低，维护复杂。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种抽油机专用一抱多变频控制装置，能够同时使多个抽油机实现变频控制，提高功率因数、降低电能损失。本实用新型采用下述技术方案一种抽油机用一抱多变频控制装置，包括整流装置、逆变控制単元，整流装置的输入端与电网连接，整流装置的直流输出端与每个逆变控制単元的直流输入端连接，每个逆变控制単元的交流输出端分别连接每个抽油机电机。所述的整流装置包括整流控制器、六个电カ电子器件IGBT构成三相整流桥、电压电流采集単元，电压电流采集单元的信号输出端与整流控制器的信号输入端连接，整流控制器的信号输出端与三相整流桥的信号控制端连接。所述的逆变控制单元包括逆变控制器与逆变单元，所述的逆变单元采用六个电カ电子器件IGBT构成三相逆变桥，逆变控制器的信号输出端与三相逆变桥的信号控制端连接，相邻的逆变控制単元中的两个控制器之间通讯连接。所述的逆变控制単元的交流输出端与电机之间还连接有电流传感器和出线开关，电流传感器的信号输出端与逆变控制器的信号输入端连接，出线开关的控制端与逆变控制器的信号输出端连接。所述的逆变控制単元内还设置有旁路开关，旁路开关连接在电网与抽油机电机之间，旁路开关的控制端与控制器的信号输出端连接。所述的控制器内设置有定时器。所述的出线开关的控制端还通过启动/停止按钮连接电源。本实用新型提出了一种抽油机用一抱多变频控制装置，在提高网侧功率因数的前提下，实现一台装置对群井抽油机的集中控制，提高设备的利用率，减小设备体积，并实现抽油机的最优冲次控制。可手动控制和自动控制启动时间，能够减少控制系统自用电，平抑群井功率波动，可区分各井エ况分别调频，简化用户使用；在运行过程中某一台机器退出运行和重新运行并不影响其他机器正常运行，独立性高。本装置自身产生的谐波含量极低，对电网无干扰，并且也提高了电网质量，大大减小了供电电流，从而减轻了电网及变压器的负担，减低了线损，节约了电能，既减少了能耗又提高了出油率，节能高效。
图I为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型一种抽油机用一抱多变频控制装置，包括整流装置、逆变控制单元，所述的整流装置包括整流控制器和六个电カ电子器件IGBT构成三相整流桥I、以及电压电流采集单元，三相整流桥I的输入端与电网连接，电压电流采集单元用来采集·三相整流桥I的输入端以及输出端的电压和电流，并把采集到的信号输出给整流控制器，整流控制器根据采集到的信号经过SPWM计算处理后输出信号给三相整流桥1，从而控制各个IGBT的开关状态，使三相整流桥I输出合适的直流电，三相整流桥I的直流输出端与每个逆变控制单元的直流输入端连接。所述的逆变控制単元包括逆变控制器与逆变单元2，所述的逆变单元2采用六个电カ电子器件IGBT构成三相逆变桥，逆变控制器的信号输出端与三相逆变桥的信号控制端连接，逆变控制器根据负载工作所需要的工作频率进行实时SVPWM算法计算来控制IGBT的开断。相邻的逆变控制単元中的两个逆变控制器之间通讯连接(通过RS485进行通讯)，每个逆变控制器内均设置有定时器。每个三相逆变桥的交流输出端分别均通过电流传感器3和出线开关4与每个抽油机的电机M连接，每个电流传感器3的信号输出端与每个逆变控制器的信号输入端连接，电流传感器3检测电流发送给逆变控制器，确保抽油机电机正常工作，防止出现过载。每个出线开关4是接触器的常开触点，接触器的线圈通过启动/停止按钮连接电源，接触器的线圈还与逆变控制器的信号控制端连接，实现逆变控制器自动控制出线开关4的闭合。出线开关4用来控制逆变单元与抽油机电机的连接，当某个逆变単元开始工作时控制相应的出线开关闭合；每个出线开关闭合时间不同，根据エ况不同错开时间，避免抽油机工作时同时消耗电能和回馈电能，使得在一部分消耗电能的时候另一部分回馈电能，提高电能利用率。除此之外，自动控制与手动控制还可通过切换开关进行选择。所述的逆变控制単元内还设置有旁路开关5，旁路开关5连接在电网与抽油机电机M之间，旁路开关5的控制端与逆变控制器的信号输出端连接，旁路开关5能够防止逆变控制単元故障期间而影响抽油机正常工作。如图I所示，在IOkV :400V变压器处，安装本实用新型中的与变压器容量相当的SPWM整流装置，改为直流输电，然后在各井安装逆变控制単元，电机侧通过直流母线组成逆变控制単元群，逆变控制単元之间采取RS485进行通讯协调控制。SPWM整流装置可补偿冲击性负载的无功功率，平衡三相有功电流，提高供电质量；逆变控制単元能够使抽油机持续不断地抽油，又能使抽油机根据油量而间歇性运行或降频运行，自动动态调整抽取速度，减少了无功损耗，还可以提高设备的有功，提高了功率因数，降低电能损失。通过控制每台抽油机启动时间，可以将抽油机运行在发电状态时的电能在相邻抽油机运行时消耗掉，即合理控制群井抽油机运行状态，使得某台多某几台抽油机处于发电状态时其他抽油机正处于电动运行状态，其产生的能量经过相应的逆变单元在直流母线处汇合，同时被其他处于电动状态运行的抽油机吸收，减少了与电网电能的交換，从而提高了电网的供电质量，并且降低了整流装置的内部损耗。控制抽油机的启动时间可通过手动控制或是自动控制，自动控制时的控制方式如下逆变控制単元之间通过通讯控制启动时间将每个逆变控制単元一次按设备编号，上电后，网侧整流装置首先自检，判断正常后整流装置开始工作，输出的直流电压控制稳定在670V。逆变控制单元检测直流电压在启动范围内满足启动条件后,第一逆变控制单元启动，同时给第二台逆变控制単元发送已经启动信号，此时第二台逆变控制単元内部计时器开始工作，当到设定时间时第二台逆变控制単元开始工作，依次类推，直到最后一台逆变控制单元开始工作。若电流传感器检测到某一逆变控制单元启动出现故障，则此逆变控制器在接收到上一台启动信号后仍然启动内部定时器，只是在定时器到设定时间时自身不启动或者启动旁路，同时传送给下ー単元启动信号以保证其他抽油机正常运行，实现分时启动的目 的。手动控制方式控制方式如下首先要将所有启动/停止按钮都选在停止位置，在需要检修机器时或者在选择机器运行时，然后根据需要将需要启动的逆变控制単元的启动/停止按钮选在启动位置即可，不启动的选在停止位置即可。这样启动时即只选择性的启动在启动位置上的逆变控制単元，此时不启动的逆变控制器仍然处于工作状态，在接到上一级的启动信号时立即将信号传送给下一台装置，从而实现了分时启动的目的。
权利要求1.一种抽油机用一抱多变频控制装置，其特征在于包括整流装置、逆变控制単元，整流装置的输入端与电网连接，整流装置的直流输出端与每个逆变控制単元的直流输入端连接，每个逆变控制単元的交流输出端分别连接每个抽油机电机。
2.根据权利要求I所述的抽油机用一抱多变频控制装置，其特征在于所述的整流装置包括整流控制器、六个电カ电子器件IGBT构成三相整流桥、电压电流采集単元，电压电流采集单元的信号输出端与整流控制器的信号输入端连接，整流控制器的信号输出端与三相整流桥的信号控制端连接。
3.根据权利要求2所述的抽油机用一抱多变频控制装置，其特征在于所述的逆变控制単元包括逆变控制器与逆变单元，所述的逆变单元采用六个电カ电子器件IGBT构成三相逆变桥，逆变控制器的信号输出端与三相逆变桥的信号控制端连接，相邻的逆变控制单元中的两个控制器之间通讯连接。
4.根据权利要求I或2或3所述的抽油机用一抱多变频控制装置，其特征在于所述的逆变控制単元的交流输出端与电机之间还连接有电流传感器和出线开关，电流传感器的信号输出端与逆变控制器的信号输入端连接，出线开关的控制端与逆变控制器的信号输出端连接。
5.根据权利要求4所述的抽油机用一抱多变频控制装置，其特征在于所述的逆变控制単元内还设置有旁路开关，旁路开关连接在电网与抽油机电机之间，旁路开关的控制端与控制器的信号输出端连接。
6.根据权利要求5所述的抽油机用一抱多变频控制装置，其特征在于所述的控制器内设置有定时器。
7.根据权利要求6所述的抽油机用一抱多变频控制装置，其特征在于所述的出线开关的控制端还通过启动/停止按钮连接电源。
专利摘要本实用新型公开了一种抽油机用一拖多变频控制装置，包括整流装置、逆变控制单元，整流装置的输入端与电网连接，整流装置的直流输出端与每个逆变控制单元的直流输入端连接，每个逆变控制单元的交流输出端分别连接每个抽油机电机。本实用新型能够在提高网侧功率因数的前提下，实现一台装置对群井抽油机的集中控制，提高设备的利用率，减小设备体积，并实现抽油机的最优冲次控制。
文档编号H02J3/18GK202634359SQ20122011317
公开日2012年12月26日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者武伟伟, 陆继明, 龙翔, 杨继兵, 张观祥 申请人:河南恩耐基电气有限公司