CN102651602A - 一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法及装置，该方法包括：在异步电机通电运行状态下，测量单元实时采集异步电机运行时的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；控制器根据电压和电流数据判断异步电机进入发电状态时，输出控制信号给双向DC/DC变换器；双向DC/DC变换器根据控制信号使储能电池处于充电状态；当储能电池处于充电状态时，测量单元实时采集异步电机的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；控制器根据异步电机的电压和电流数据判断异步电机进入电动状态时，输出控制信号给双向DC/DC变换器；双向DC/DC变换器根据控制信号使储能电池处于放电状态。本发明可消除“倒发电”现象，并提高抽油机异步电机功率因数。

Description

一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法及装置

技术领域

本发明涉及油田作业设备，特别涉及一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法及装置。

背景技术

游梁式抽油机(俗称磕头机)是广泛应用在油田系统中的一种能耗很大的采油机械，其电费开支占采油系统费用总支出的60％以上。抽油杆自重的升降所消耗的能量，从理论上可以减少到近乎为零，但实际使用中却不是这样。以异步电机为动力的抽油机具有“强”的恒转矩特性，当异步电机转子的转速超过电机同步转速时，曲柄净扭矩为负，异步电机将变成异步发电机向电网送电，俗称“倒发电”。异步电机转子超过同步转速是经常的，即使精心调整抽油机平衡重，由于多方面因素影响，“倒发电”现象几乎不可避免。在异步电机处于发电机工况发出的电能一部分在变压器一、二次绕组及馈电线路上产生损耗，剩余部分则表现为向电力系统输出的脉动功率。由于异步电机发的电不会完全与电网同步，其电能不会完全被电网利用，所以这种脉动功率是属于对电网的干扰和污染。因此，消除“倒发电”现象具有十分重要的节能意义。

现有技术解决“倒发电”问题的方法较多，如超高转差率电机、调压控制器、变频调速器等，但这些方法只能减轻“倒发电”的程度，不能彻底消除“倒发电”现象，而且都不适合老油井改造且实施成本高。

现有技术有一种采用超越离合器解决“倒发电”的技术方案。该技术方案的工作原理为：向上抽油时，离合器将拖动轮(与异步电机轴连接)与从动轮(与抽油杆连接)连接在一起共同转动；抽油杆下降时，当下降转速大于异步电机的转速时，离合器将拖动轮与从动轮分离，使异步电机始终处于电动状态，避免下降时异步电机的”倒发电”，从而改善电网供电质量，节约能源。该技术方案虽将拖动轮与从动轮分离，但异步电机仍然与交流电源连接，异步电机仍然会产生额外的空载损耗。此外，该技术方案对新油井来说一次投资大，且既不适合老油井改造，又由于采用齿轮啮合，对抽油机的维护也较困难。

现有技术还有一种采用异步电机断续供电解决“倒发电”的技术方案。该技术方案的工作原理为：当实测转速超过临界转速时，控制异步电机在一段时间内通电运行，随后继续断电。再判断转速，如转速过高，再使异步电机在一段时间内通电运行，随后继续断电...。该技术方案虽通过断续供电、断电过程并调节断电时间及断电次数使异步电机转速保持正常范围，但并没有完全解决“倒发电”问题，反而把积累的“倒发电”能量频繁地集中向电网释放。实际上，这样会对系统和电网造成更大的危害。

游梁式抽油机异步电机功率因数偏低是另外一种较大的损耗，如何减小异步电机损耗、提高配电系统功率因数已成为油田节能的又一关键，为此，在游梁式抽油机上使用固定电容进行补偿是国内各大油田普遍采用的节能措施。由于游梁式抽油机的负载是以抽油机冲程为周期连续变化的周期性负载，所以使用固定电容补偿既有有利的一面，也有不利的一面，即：会使抽油机拖动异步电机的发电效应增强，这又会带来新的电能浪费。

综上所述，现有游梁式抽油机系统存在的问题主要集中在异步电机的“倒发电”和功率因数低上，目前尚未见到综合、有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例的第一目的是针对现有技术“倒发电”造成能源损耗的技术问题，提供一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法，可以消除抽油机拖动异步电机的“倒发电”现象。

本发明实施例的第二目的是在本发明实施例一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法基础上，提供一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制装置，以提高游梁式抽油机异步电机功率因数。

为实现本发明的第一目的，本发明实施例提供了一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法，所述游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法包括：

在异步电机通电运行状态下，测量单元实时采集异步电机运行时的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；

控制器根据所述电压和电流数据判断异步电机进入发电状态时，输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器；

双向DC/DC变换器根据所述控制信号使储能电池处于充电状态；

当储能电池处于充电状态时，测量单元实时采集所述异步电机的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；

控制器根据异步电机的电压和电流数据判断异步电机进入电动状态时，输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器；

双向DC/DC变换器根据所述控制信号使储能电池处于放电状态。

优选的，在本发明一实施例中，所述控制器根据所述电压和电流数据判断异步电机进入发电状态时，输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器，可以包括：控制器根据所述电压和电流数据计算异步电机有功功率值；当所述有功功率值小于功率预设值时，控制器判定异步电机开始进入发电状态；控制器输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器。

优选的，在本发明一实施例中，所述控制器根据异步电机的电压和电流数据判断异步电机进入电动状态时，输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器，可以包括：控制器根据异步电机的电压和电流数据计算异步电机的转速；控制器计算所述转速与异步电机同步转速的差值；当所述差值小于预设差值时，控制器判定异步电机开始进入电动状态；控制器输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器。

优选的，在本发明一实施例中，所述方法还可以包括：当控制器判定双向DC/DC变换器故障，或者当控制器判定抽油机下放抽油杆作业中异步电机通过变频逆变器回馈到直流母线上的电压能量高于直流母线上限电压时，控制制动单元将制动电阻接入直流母线，使制动电阻消耗多余能量。

为实现本发明的第二目的，本发明实施例提供了一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制装置，所述游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制装置包括：整流器、储能电池、双向DC/DC变换器、变频逆变器、测量单元、控制器；其中，整流器与井场变压器连接，将获取的交流变为直流，通过一直流母线连接变频逆变器为异步电机提供电能；储能电池通过双向DC/DC变换器连接于所述直流母线上；控制器分别与整流器、双向DC/DC变换器相连，并通过测量单元连接于变频逆变器与异步电机之间，实时采集异步电机运行时的电压和电流瞬时值；

测量单元，用于在异步电机通电运行状态下，实时采集异步电机运行时的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；

控制器，用于根据所述电压和电流数据判断异步电机进入发电状态时，输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器；

双向DC/DC变换器，用于根据所述控制信号使储能电池处于充电状态；

测量单元，还用于当储能电池处于充电状态时，实时采集所述异步电机的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；

控制器，还用于根据异步电机的电压和电流数据判断异步电机进入电动状态时，输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器；

双向DC/DC变换器，还用于根据所述控制信号使储能电池处于放电状态。

优选的，在本发明一实施例中，所述控制器，进一步可以用于根据所述电压和电流数据计算异步电机有功功率值；当所述有功功率值小于功率预设值时，控制器判定异步电机开始进入发电状态；控制器输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器。

优选的，在本发明一实施例中，所述控制器，进一步可以用于根据异步电机的电压和电流数据计算异步电机的转速；控制器计算所述转速与异步电机同步转速的差值；当所述差值小于预设差值时，控制器判定异步电机开始进入电动状态；控制器输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器。

优选的，在本发明一实施例中，所述装置还可以包括制动单元、制动电阻，制动电阻通过制动单元连接到所述直流母线上，当控制器判定双向DC/DC变换器故障，或者当控制器判定抽油机下放抽油杆作业中异步电机通过变频逆变器回馈到直流母线上的电压能量高于直流母线上限电压时，控制制动单元将制动电阻接入直流母线，使制动电阻快速消耗多余能量。

优选的，在本发明一实施例中，所述整流器为二极管整流器。

优选的，在本发明一实施例中，所述双向DC/DC变换器的两端中与储能电池连接的为低电压输入或输出端，与直流母线连接的为高电压输出或输入端。

上述技术方案具有如下有益效果：本发明实施例根据游梁式抽油机异步电机的实际运行情况，将其一个循环周期内的运行分为两个阶段：电动状态阶段和发电状态阶段。在异步电机电动状态阶段，双向DC/DC变换器使储能电池处于放电状态，通过采集异步电机运行的电压和电流瞬时值，判断异步电机发电状态的开始时刻；当异步电机进入发电状态时，双向DC/DC变换器使储能电池处于充电状态，通过采集异步电机的电压和电流瞬时值，又可以判断异步电机电动状态的开始时刻；如此周而复始，形成本发明实施例可以消除“倒发电”现象的工作循环，并最大程度地实现了节能效果。另外，在本发明实施例一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法基础上，提供一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制装置，以提高游梁式抽油机异步电机功率因数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法流程图；

图2为本发明实施例图1中的步骤102流程示意图；

图3为本发明实施例图1中的步骤105流程示意图；

图4为本发明实施例一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制装置结构示意图；

图5为本发明应用实例抽油机“倒发电”充电过程示意图；

图6为本发明应用实例抽油机电动放电过程示意图；

图7为本发明应用实例与储能电池相连的双向DC/DC变换器的双向DC-DC变换电路示意图；

图8(a)-图8(b)为本发明应用实例储能电池放电示意图；

图9(a)-图9(b)为本发明应用实例储能电池充电示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施例一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法流程图，所述游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法包括：

101、在异步电机通电运行状态下，测量单元实时采集异步电机运行时的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；

102、控制器根据所述电压和电流数据判断异步电机进入发电状态时，输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器；

103、双向DC/DC变换器根据所述控制信号使储能电池处于充电状态；

104、当储能电池处于充电状态时，测量单元实时采集所述异步电机的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；

105、控制器根据异步电机的电压和电流数据判断异步电机进入电动状态时，输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器；

106、双向DC/DC变换器根据所述控制信号使储能电池处于放电状态。

优选的，如图2所示，为本发明实施例图1中的步骤102流程示意图，所述步骤102可以包括：

1021、控制器根据所述电压和电流数据计算异步电机有功功率值；

1022、当所述有功功率值小于功率预设值时，控制器判定异步电机开始进入发电状态；

1023、控制器输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器。

本发明实施例采用异步电机有功功率计算方式实现异步电机进入发电状态时刻的判断，即通过有功功率值过零点来判断“倒发电”发生时刻。

优选的，如图3所示，为本发明实施例图1中的步骤105流程示意图，所述步骤105可以包括：

1051、控制器根据异步电机的电压和电流数据计算异步电机的转速；

1052、控制器计算所述转速与异步电机同步转速的差值；

1053、当所述差值小于预设差值时，控制器判定异步电机开始进入电动状态；

1054、控制器输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器。

本发明实施例采用异步电机转速在线非接触软测量方式实现异步电机进入电动状态时刻的判断，即通过该转速接近异步电机同步转速来判断发电状态结束时刻。

优选的，所述方法还可以包括：当控制器判定双向DC/DC变换器故障，或者当控制器判定抽油机下放抽油杆作业中异步电机通过变频逆变器回馈到直流母线上的电压能量高于直流母线上限电压时，控制制动单元将制动电阻接入直流母线，使制动电阻消耗多余能量，从而提高系统的安全性、可靠性。

本发明实施例根据游梁式抽油机异步电机的实际运行情况，将其一个循环周期内的运行分为两个阶段：电动状态阶段和发电状态阶段。在异步电机电动状态阶段，双向DC/DC变换器使储能电池处于放电状态，通过采集异步电机运行的电压和电流瞬时值，判断异步电机发电状态的开始时刻；当异步电机进入发电状态时，双向DC/DC变换器使储能电池处于充电状态，通过采集异步电机的电压和电流瞬时值，又可以判断异步电机电动状态的开始时刻；如此周而复始，形成本发明实施例可以消除“倒发电”现象的工作循环，并最大程度地实现了节能效果。另外，本发明实施例可以控制制动单元将制动电阻接入直流母线，使制动电阻消耗多余能量，从而提高系统的安全性、可靠性。

如图4所示，为本发明实施例一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制装置结构示意图，所述游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制装置包括：整流器、储能电池、双向DC/DC变换器、变频逆变器、测量单元、控制器；其中，整流器与井场变压器连接，将获取的交流变为直流，通过一直流母线连接变频逆变器为异步电机提供电能；储能电池通过双向DC/DC变换器连接于所述直流母线上；控制器分别与整流器、双向DC/DC变换器相连，并通过测量单元连接于变频逆变器与异步电机之间，实时采集异步电机运行时的电压和电流瞬时值；

测量单元，用于在异步电机通电运行状态下，实时采集异步电机运行时的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；

控制器，用于根据所述电压和电流数据判断异步电机进入发电状态时，输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器；

双向DC/DC变换器，用于根据所述控制信号使储能电池处于充电状态；

测量单元，还用于当储能电池处于充电状态时，实时采集所述异步电机的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；

控制器，还用于根据异步电机的电压和电流数据判断异步电机进入电动状态时，输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器；

双向DC/DC变换器，还用于根据所述控制信号使储能电池处于放电状态。

优选的，所述控制器，进一步可以用于根据所述电压和电流数据计算异步电机有功功率值；当所述有功功率值小于功率预设值时，控制器判定异步电机开始进入发电状态；控制器输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器。

优选的，所述控制器，进一步可以用于根据异步电机的电压和电流数据计算异步电机的转速；控制器计算所述转速与异步电机同步转速的差值；当所述差值小于预设差值时，控制器判定异步电机开始进入电动状态；控制器输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器。

优选的，本发明实施例图2所示一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制装置还可以包括：整流器，所述整流器可以包括二极管整流器，起防止电流倒灌作用。所述装置还可以包括制动单元、制动电阻，制动电阻通过制动单元连接到所述直流母线上，当控制器判定双向DC/DC变换器故障，或者当控制器判定抽油机下放抽油杆作业中异步电机通过变频逆变器回馈到直流母线上的电压能量高于直流母线上限电压时时，控制制动单元将制动电阻接入直流母线，使制动电阻快速消耗多余能量。所述装置还可以包括滤波电容，将脉动的直流电压滤波为理想的直流电压。所述装置还可以包括开关，通过此开关控制修井机是否使用井场电源。

优选的，所述双向DC/DC变换器的两端中与储能电池连接的为低电压输入或输出端，与直流母线连接的为高电压输出或输入端。

上述装置技术方案具有如下有益效果：储能电池可起到储能作用。通过双向DC/DC变换器接入直流母线上，可以实现稳压输出。因此，储能电池+双向DC/DC变换器就相当于一个可控的电压源。通过对双向DC/DC变换器的控制，可以合理地、有效地利用抽油机“倒发电”的电能。变频逆变器，可以实现频率0-100Hz的变频调节，用于驱动电动机实现宽频率的恒功率运行，从而提高抽油机的工作效率及能量利用率。而控制器是整个抽油机最重要的核心环节，可以采用计算机控制、专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置等与上述各个部分均连接，用于检测各部分电压、电流等参数信息，并发出指令信息控制各个部分正常安全运行。本发明实施例不但可以消除“倒发电”现象的工作循环，并最大程度地实现了节能效果，而且在本发明实施例一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法基础上，提供一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制装置，以提高游梁式抽油机异步电机功率因数。

以下举应用实例进行说明：

如图5所示，为本发明应用实例抽油机“倒发电”充电过程示意图。在抽油机下放作业的过程中，控制器通过测量单元获取异步电机M电流电压数据并判断抽油机进入“倒发电”状态，根据直流母线上的电压和储能电池的端电压等数据信息，将异步电机“倒发电”的电能回馈到直流母线上，又经双向DC/DC变换器控制作用给储能电池充电，其能量的流动方向如图5中箭头所示，从而避免直接向电网“倒发电”。当直流母线电压过高，或者双向DC/DC变换器出现故障，在制动单元的作用下，制动电阻进行快速能耗制动，达到抽油机下放作业的安全稳定运行。

如图6所示，为本发明应用实例抽油机电动放电过程示意图。在抽油机电动作业的过程中，控制器通过测量单元获取异步电机电流电压数据并判断抽油机进入电动状态，抽油机异步电机的能量经变频逆变器来自两部分，一部分是由井场变压器经整流器提供；另一部分由储能电池提供，控制器根据直流母线上的电压和储能电池的端电压等数据信息，将储能电池存储的“倒发电”电能，经双向DC/DC变换器控制作用放电给直流母线，其能量的流动方向如图6中箭头所示。

如图7所示，为本发明应用实例与储能电池相连的双向DC/DC变换器的双向DC-DC变换电路示意图。双向DC/DC变换器的两端与储能电池连接的为低电压输入或输出端，与直流母线连接的为高电压输入或输出端。低电压输入或输出端电流连续可控，高电压输入或输出端电压连续可控。

双向DC/DC变换器电路为对称半桥隔离型，由滤波(或升压)电感L_i，半桥均压电容C₁～C₄，隔离变压器T、隔离变压器T原边外接电感L_s、场效应晶体管Q₁～Q₄(D_n和C_rn为对应场效应晶体管Q_n的体内寄生二极管和电容)组成。

双向DC/DC变换器电路中的场效应晶体管Q₁～Q₄或由GTR、GTO或IGBT替代。

双向DC/DC变换器工作在高频状态下，开关管Q₁～Q₄开关频率均为20KHZ，占空比均为0.5且Q₁、Q₂以及Q₃、Q₄互补导通。

如图8(a)-图8(b)所示，为本发明应用实例储能电池放电示意图：双向DC/DC变换器稳定工作状态下，Q₁、Q₂分别超前Q₃、Q₄。

当开关管Q₁开通，Q₂关断时，储能电池经过滤波电感L_i与来自上半桥均压电容C₁储存的电能共同通过变压器T经开关管Q₃体内寄生二极管D₃向直流母线放电，此时滤波电感L_i电流下降，如图8(a)。

当开关管Q₁关断，Q₂开通时，储能电池与滤波电感L_i组成闭环回路，滤波电感L_i电流上升，来自下半桥均压电容C₂储存的电能通过变压器T经开关管Q₄体内寄生二极管D₄向直流母线放电，如图8(b)所示。

如图9(a)-图9(b)所示，为本发明应用实例储能电池充电示意图：双向DC/DC变换器稳定工作状态下，Q₁、Q₂分别滞后Q₃、Q₄。

当开关管Q₃开通，Q₄关断时，高压直流母线通过变压器T分别经滤波电感L_i向储能电池充电与经开关管Q₁体内寄生二极管D₁向上半桥均压电容C₁充电。此时滤波电感L_i电流反向上升，如图9(a)。

当开关管Q₃关断，Q₄开通时，高压直流母线通过变压器经开关管Q₂体内寄生二极管D₂向下班桥均压电容C₂充电以及储能电池、滤波电感L_i与二极管D₂构成闭环回路，此时滤波电感L_i电流反向下降，如图9(b)所示。

上述技术方案具有如下有益效果：本发明实施例根据游梁式抽油机异步电机的实际运行情况，将其一个循环周期内的运行分为两个阶段：电动状态阶段和发电状态阶段。在异步电机电动状态阶段，双向DC/DC变换器使储能电池处于放电状态，通过采集异步电机运行的电压和电流瞬时值，判断异步电机发电状态的开始时刻；当异步电机进入发电状态时，双向DC/DC变换器使储能电池处于充电状态，通过采集异步电机的电压和电流瞬时值，又可以判断异步电机电动状态的开始时刻；如此周而复始，形成本发明实施例可以消除“倒发电”现象的工作循环，并最大程度地实现了节能效果。另外，在本发明实施例一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法基础上，提供一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制装置，以提高游梁式抽油机异步电机功率因数。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrativelogical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrativecomponents)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电脑、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法，其特征在于，所述游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制方法包括：

在异步电机通电运行状态下，测量单元实时采集异步电机运行时的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；

控制器根据所述电压和电流数据判断异步电机进入发电状态时，输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器；

双向DC/DC变换器根据所述控制信号使储能电池处于充电状态；

当储能电池处于充电状态时，测量单元实时采集所述异步电机的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；

控制器根据异步电机的电压和电流数据判断异步电机进入电动状态时，输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器；

双向DC/DC变换器根据所述控制信号使储能电池处于放电状态。

2.如权利要求1所述游梁式抽油机储能电池节能控制方法，其特征在于，所述控制器根据所述电压和电流数据判断异步电机进入发电状态时，输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器，包括：

控制器根据所述电压和电流数据计算异步电机有功功率值；

当所述有功功率值小于功率预设值时，控制器判定异步电机开始进入发电状态；

控制器输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器。

3.如权利要求1所述游梁式抽油机储能电池节能控制方法，其特征在于，所述控制器根据异步电机的电压和电流数据判断异步电机进入电动状态时，输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器，包括：

控制器根据异步电机的电压和电流数据计算异步电机的转速；

控制器计算所述转速与异步电机同步转速的差值；

当所述差值小于预设差值时，控制器判定异步电机开始进入电动状态；

控制器输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器。

4.如权利要求1所述游梁式抽油机储能电池节能控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当控制器判定双向DC/DC变换器故障，或者当控制器判定抽油机下放抽油杆作业中异步电机通过变频逆变器回馈到直流母线上的电压能量高于直流母线上限电压时，控制制动单元将制动电阻接入直流母线，使制动电阻消耗多余能量。

5.一种游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制装置，其特征在于，所述游梁式抽油机异步电机储能电池节能控制装置包括：整流器、储能电池、双向DC/DC变换器、变频逆变器、测量单元、控制器；其中，整流器与井场变压器连接，将获取的交流变为直流，通过一直流母线连接变频逆变器为异步电机提供电能；储能电池通过双向DC/DC变换器连接于所述直流母线上；控制器分别与整流器、双向DC/DC变换器相连，并通过测量单元连接于变频逆变器与异步电机之间，实时采集异步电机运行时的电压和电流瞬时值；

测量单元，用于在异步电机通电运行状态下，实时采集异步电机运行时的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；

控制器，用于根据所述电压和电流数据判断异步电机进入发电状态时，输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器；

双向DC/DC变换器，用于根据所述控制信号使储能电池处于充电状态；

测量单元，还用于当储能电池处于充电状态时，实时采集所述异步电机的电压和电流瞬时值，并将电压和电流数据传输给控制器；

控制器，还用于根据异步电机的电压和电流数据判断异步电机进入电动状态时，输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器；

双向DC/DC变换器，还用于根据所述控制信号使储能电池处于放电状态。

6.如权利要求5所述游梁式抽油机储能电池节能控制装置，其特征在于，

所述控制器，进一步用于根据所述电压和电流数据计算异步电机有功功率值；当所述有功功率值小于功率预设值时，控制器判定异步电机开始进入发电状态；控制器输出使储能电池处于充电状态的控制信号给双向DC/DC变换器。

7.如权利要求5所述游梁式抽油机储能电池节能控制装置，其特征在于，

所述控制器，进一步用于根据异步电机的电压和电流数据计算异步电机的转速；控制器计算所述转速与异步电机同步转速的差值；当所述差值小于预设差值时，控制器判定异步电机开始进入电动状态；控制器输出使储能电池处于放电状态的控制信号给双向DC/DC变换器。

8.如权利要求5所述游梁式抽油机储能电池节能控制装置，其特征在于，

所述装置还包括制动单元、制动电阻，制动电阻通过制动单元连接到所述直流母线上，当控制器判定双向DC/DC变换器故障，或者当控制器判定抽油机下放抽油杆作业中异步电机通过变频逆变器回馈到直流母线上的电压能量高于直流母线上限电压时，控制制动单元将制动电阻接入直流母线，使制动电阻快速消耗多余能量。

9.如权利要求5所述游梁式抽油机储能电池节能控制装置，其特征在于，

所述整流器为二极管整流器。

10.如权利要求5所述游梁式抽油机储能电池节能控制装置，其特征在于，

所述双向DC/DC变换器的两端中与储能电池连接的为低电压输入或输出端，与直流母线连接的为高电压输出或输入端。

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