CN104038137A - 一种往复式潜油直线电机变频控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种往复式潜油直线电机变频控制装置，包括一个直线电机；一个主控板，所述主控板上设有CPU；一个IGBT模块，用于驱动直线电机运行；一个驱动板，驱动IGBT模块运行；一个整流延时单元，为IGBT模块提供直流电源且对IGBT模块进行保护；一个输入输出单元，由开关按键进行输入，通过显示屏输出；一个报警单元；用于发出警报；一个检测保护单元，对直线电机的上行过载、下行过载和过流进行检测和保护；一个温度检测单元，检测IGBT模块散热片的温度。本发明取得的有益效果是：(1)电路结构简单；(2)能对直线电机的多个参数进行控制，且控制精度高，各项保护做得全面，可以保证电机可靠运行。

Description

一种往复式潜油直线电机变频控制装置

技术领域

本发明涉及一种直线电机控制装置，特别是一种往复式潜油直线电机变频控制装置。

背景技术

目前现有的石油开采机，一般采用用普通电机带动抽油泵进行运转，因而需要将普通电机的转动方式转换为平动方式，故此，整个装置占用空间大，能耗高。

为了改变上述缺陷，人们发明了往复式潜油直线电机，利用直线电机带动抽油泵，在井下往复式运动，达到抽油的目的，但是现有的控制系统不能直接驱动此电机，并且不具备实时监测保护电机、不能实时控制电机的各项参数，因而容易造成直线电机出现堵塞和损毁，本发明能很好的解决此问题，并且在实际运用中取得了良好的效果。

发明内容

本发明要解决的问题是：提供一种结构简单、能对直线电机的多个参数进行控制的往复式潜油直线电机变频控制装置。

为了解决上述问题，本发明的往复式潜油直线电机变频控制装置，

包括一个直线电机；

一个主控板，所述主控板上设有CPU；

一个IGBT模块，用于驱动直线电机运行；

一个驱动板，驱动IGBT模块运行；

一个整流延时单元，将交流电转化为直流电，为IGBT模块提供直流电源，并降低启动电流的波动，对电解电容和IGBT模块进行保护；

一个输入输出单元，由开关按键进行输入，通过显示屏输出；

一个报警单元；用于发出警报声音；

一个检测保护单元，对直线电机的上行过载、下行过载和过流进行检测和保护；

一个温度检测单元，检测IGBT散热片的温度；

所述驱动板、整流延时单元、输入输出单元、报警单元、检测保护单元和温度检测单元均与CPU之间为通讯连接。

进一步，本发明的往复式潜油直线电机变频控制装置，所述直线电机包括第一线圈、第二线圈和第三线圈，所述IGBT模块包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、和IGBT6，所述IGBT1的门极与驱动板相连，所述IGBT1的集电极与驱动板之间反向串接有一个第一二极管D1，所述IGBT1的发射极与IGBT2的集电极相连，所述IGBT1的集电极与地线之间并联有第一电阻R1和第一电容C1，所述IGBT2的门极与驱动板相连，所述IGBT2的发射极与地线相连，IGBT2的集电极与驱动板之间反向串接有一个第二二极管D2，所述第一线圈与IGBT1的发射极相连；所述IGBT3的门极与驱动板相连，所述IGBT3的集电极与驱动板之间反向串接有一个第三二极管D3，所述IGBT3的发射极与IGBT4的集电极相连，所述IGBT3的集电极与地线之间并联有第二电阻R2和第二电容C2，所述IGBT4的门极与驱动板相连，所述IGBT4的发射极与地线相连，所述IGBT4的集电极与驱动板之间反向串接有一个第四二极管D4，所述第二线圈与IGBT3的发射极相连；所述IGBT5的门极与驱动板相连，所述IGBT5的集电极与驱动板之间反向串接有一个第五二极管D5，所述IGBT5的发射极与IGBT6的集电极相连，所述IGBT5的集电极与地线之间并联有第三电阻R3和第三电容C5，所述IGBT6的门极与驱动板相连，所述IGBT6的发射极与地线相连，所述IGBT6的集电极与驱动板之间反向串接有一个第六二极管D6，所述第三线圈与IGBT5的发射极相连；所述整流延时单元包括低压断路开关K2、一个三相交流电源、与三相交流电源相连的高压断路开关K1、与高压断路开关K1相连的整流电桥B以及IGBT模块，所述整流电桥B的输出端串联有一个电阻R6、第一充电模块和第二充电模块，所述第一充电模块包括电容器C4和与电容器C4并联的电阻R4，所述第二充电模块包括电容器C5和与电容器C5相并联的电阻R5，所述低压断路开关K2与三相交流电源的任意两相相连，还包括一个延时继电模块和一个接触器模块，所述延时继电模块包括延时继电器线圈T、第一常开延时开关T1和第二常开延时开关T2，所述延时继电器线圈T与低压断路开关K2相串联，所述接触器模块包括接触器线圈KM、第一常开接触开关KM1和第二常开接触开关KM2，所述低压断路开关K2与延时继电器线圈T相串联，所述第一常开延时开关T1连接有一个触发开关K3，所述K3的输出端连接有一个光电耦合器B1，所述光电耦合器B1的输出端与CPU相连；所述第二常开延时开关T2与接触器线圈KM相串联，所述第一常开接触开关KM1与电阻R6相串联，所述第二常开接触开关KM2一端与整流电桥B的输出端相连，另外一端与IGBT模块的输入端相连；

所述检测保护单元包括一个电流互感器，采集直线电机运行时的电流，并将该电流按200:1的比例缩小，通过电阻转换成电压信号；

一个电压跟随器，用于降低采集电压信号的输出阻抗；

一个上行检测保护模块，将直线电机上行时电压跟随器输出的电压信号通过比较器与上行门槛电压做比较，上行门槛电压由CPU通过DA转换器转换而来，CPU根据不同的上行频率输出不同的上行门槛电压，若电压跟随器所输出的电压信号大于上行门槛电压，则比较器单元输出低电平给CPU，CPU则控制直线电机降低上行频率，直至电压跟随器所产生的电压信号小于给定的上行门槛电压为止；

一个下行检测保护模块，将直线电下行时电压跟随器所输出的电压信号通过比较器与下行门槛电压做比较，此下行门槛电压是固定的，若电压跟随器所输出的电压信号大于下行门槛电压，则比较器单元输出低电平给CPU,CPU则控制直线电机降低下行频率，直至电压跟随器所产生的电压信号小于下行门槛电压为止；

一个过流检测保护模块，将直线电机运行的全部过程中的电压跟随器所输出的电压信号通过比较器与过流时所产生的门槛电压信号做比较，若电压跟随器所输出的电压信号大于过流时的门槛电压信号，则比较器单元输出低电平，CPU则关闭直线电机，停止直线电机运行；所述电压跟随器包括一个比较器OP1，所述电流互感器的输出端与地之间串联有一个电阻R11，电阻R11的作用是将检测到的电流转换为电压，比较器OP1的正相输入端与电流互感器的输出端之间串联有一个电阻R16，所述比较器OP1的反相输入端与比较器OP1的输出端相连，所述比较器OP1的正相输入端与地线之间还串联有一个电容器C11，所述比较器OP1的输出端连接有一个电阻R12，所述电阻R12的另一端通过电阻R15、R18、R21分别与比较器OP2、OP3、OP4的反向输入端相连；所述下行检测保护模块包括比较器OP2，所述比较器OP2的正相输入端连接有电阻R16，电阻R16的另外一端连接电阻R13、R14的一端，电阻R14的另一端与地相连，电阻R13的另一端连接5V电源，部分构成一个分压电路，为比较器OP2的正向输入提供一个下行门槛电压，所述直流5V电源与地线之间串联有电容器C13，电阻R16的一端与地之间串联有电容器C14，所述比较器OP2的反相输入端与R12之间串联有电阻R15，所述比较器OP2的输出端连接有一个电阻R17，所述电阻R17的另一端与CPU相连；所述过流检测保护模块包括比较器OP3，所述比较器OP3的正相输入端与串联有电阻R19和电阻R24，所述电阻R19和电阻R24之间的连线处与地线之间并联有一个电阻R25和电容器C15，此回路构成一个分压电路，为比较器OP3的正向输入提供一个过流门槛电压；所述比较器OP3的反相输入端与电阻R12之间串联有一个电阻R18，所述比较器OP3的输出端连接有电阻R20，所述电阻R20的另外一端与CPU相连；所述上行检测保护模块包括比较器OP4，所述比较器OP4的正相输入端与R22相连，R22的另一端与DA转换器的第一脚相连，根据不同的频率，CPU提供给比较器正向输入端不同的上行门槛电压，DA转换器第一脚与地之间串联有一个电容器C16，所述比较器OP4的反相输入端与R12之间串联有电阻R21，所述比较器的输出端连接有一个电阻R23，所述电阻R23的另外一端与CPU相连；所述输入输出单元包括若干组开关按键和显示屏，所述若干组开关按键分别通过信号线与CPU相连，所述显示屏也通过信号线与CPU相连；所述报警单元包括光电耦合器B2，所述光电耦合器B2的输入端与主控板相连，所述光电耦合器B2的输出端与CPU相连，还包括一个蜂鸣器和三极管Q1，所述三极管Q1的基级与CPU相连，所述三极管Q1的发射极与地线相连，所述三极管Q1的集电极与蜂鸣器的负极相连，所述蜂鸣器的正极连接有5V直流电源；所述温度检测单元，包括温度感应器，所述温度感应器的输出端与CPU相连。

进一步，本发明的往复式潜油直线电机变频控制装置，所述电流互感器是互感比率为1:200直流电流互感器。

本发明取得的有益效果是：(1)电路结构简单；(2)检测保护单元通过电流互感器将直线电机的工作电流信号转化为电压信号后，将电压信号分别通过比较器与上行门槛电压、下行门槛电压以及过流门槛电压相比，若电压信号高于上行门槛电压，则降低直线电机上行时的工作频率，直至电压低于上行门槛电压为止；若电压信号高于下行门槛电压，则降低直线电机下行时的工作频率，直至电压低于下行门槛电压为止；若电压信号高于过流门槛电压，则停止直线电机运行，通过上述步骤，即可对直线电机的上行过载、下行过载和过流进行保护；(3)整流延时单元中，将高压断路开关和低压断路开关闭合后，整流电桥就立即开始工作，将交流电整流为直流电并对电容器C4和电容器C5充电，与此同时，延时继电器线圈得电，但是此时由于第一常开延时开关和第二常开延时开关仍然处于断开的状态，因而电流通过电阻R6对电容器C4和电容器C5充电，电阻R6起到限流作用；延时时间结束后，第二常开延时开关闭合，接触器线圈闭合，第一常开接触开关和第二常开接触开关闭合，电阻R6被短路，IGBT模块得电并开始工作，由于此时电容器C4和C5已被充电，因而不会有较大的冲击电流，整个整流电桥输出的电流不会有较大的波动，从而能对IGBT模块起到保护作用，避免IGBT模块烧坏；在第一常开延时开关闭合的同时，第二常开延时开关也会闭合，第二常开延时开关闭合后，触发开关闭合，光电耦合器B1启动，从而将低电平信号传递给CPU，使CPU获得主回路电容充电结束的信息；(4)IGBT模块中，由CPU向驱动板发出指令，第一步将IGBT5和IGBT4导通，第一线圈和第二线圈导通，电机上行六分之一周期；第二步，将IGBT1和IGBT4导通，第一线圈和第三线圈导通，电机上行六分之一周期；第三步将IGBT1和IGBT6导通，第二线圈和第三线圈导通，电机上行六分之一周期；第四步将IGBT3和IGBT6导通，第一线圈和第二线圈导通，电机上行六分之一周期；第五步将IGBT3和IGBT2导通，第一线圈和第三线圈导通，电机上行六分之一周期；第六步将IGBT5和IGBT2导通，第二线圈和第三线圈导通，电机上行六分之一周期；通过CPU设定IGBT导通的时间间隔可以设可实现对直线电机上行、下行速度调整，且调整精度高；下行则调整相应的IGBT导通顺序即可实现下行运行；(5)输入输出单元包括若干组开关按键和显示屏，若干组开关按键分别通过信号线与CPU相连，所述显示屏也通过信号线与CPU相连，因而通过开关按键可实现对上行速度、频率以及下行速度、频率等各项参数的调整并通过显示屏显示出来；(6)当需要发出警报的时候，驱动板向报警单元中的光电耦合器B2的输入端发出高电平信号，则光电耦合器导通，光电耦合器向CPU发出高电平信号，CPU获取该高电平信号后，向三极管Q1发出高电平信号，三极管Q1导通，蜂鸣器得电，即可发出警报声；(7)当IGBT模块的工作温度过高时，温度检测单元中的温度感应器向CPU发出信号，CPU得到该信号后，发出指令停止直线电机运行，从而实现对IGBT模块的保护。

附图说明

图1是发明的原理框图。

图2是CPU的电气原理图。

图3是IGBT模块的电气原理图。

图4是整理延时单元的电气原理图。

图5是光电耦合器B1的电气连线图。

图6是检测保护单元的原理框图。

图7是检测保护单元的电气原理图。

图8是输入输出单元的电气原理图。

图9是光电耦合器B2的电气连线图。

图10是蜂鸣器的电气连线图。

图11是温度检测单元的电气原理图。

图中：1、直线电机，2、IGBT模块，3、驱动板，4、报警单元，5、温度检测单元，

6、主控板，7、整流延时单元，8、输入输出单元，9、检测保护单元，

101、第一线圈，102、第二线圈，103、第三线圈，401、蜂鸣器，

501、温度感应器501、按键开关，802、显示屏，901、电流互感器，

902、电压跟随器，903、上行检测保护单元，904、过流检测保护单元，

905、下行检测保护单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

本发明的往复式潜油直线电机变频控制装置，如图1所示

包括一个直线电机1；

包括一个主控板6，所述主控板6上设有CPU；

一个IGBT模块2，用于驱动直线电机1运行；

一个驱动板3，驱动IGBT模块2运行；

一个整流延时单元7，将交流电转化为直流电，为IGBT模块2提供直流电源，并降低启动电流的波动，对IGBT模块2进行保护；

一个输入输出单元8，由开关按键801进行输入，通过显示屏802输出；

一个报警单元4；用于发出警报声音；

一个检测保护单元9，对直线电机1的上行过载、下行过载和过流进行检测和保护；

一个温度检测单元5，检测IGBT散热片的温度；

所述驱动板3、整流延时单元7、输入输出单元8、报警单元4、检测保护单元9和温度检测单元5均与CPU之间为通讯连接。

如图3所示，所述直线电机1包括第一线圈101、第二线圈102和第三线圈103，所述IGBT模块2包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、和IGBT6，所述IGBT1的门极与驱动板3相连，所述IGBT1的集电极与驱动板3之间反向串接有一个第一二极管D1，所述IGBT1的发射极与IGBT2的集电极相连，所述IGBT1的集电极与地线之间并联有第一电阻R1和第一电容C1，所述IGBT2的门极与驱动板3相连，所述IGBT2的发射极与地线相连，IGBT2的集电极与驱动板3之间反向串接有一个第二二极管D2，所述第一线圈101与IGBT1的发射极相连；所述IGBT3的门极与驱动板3相连，所述IGBT3的集电极与驱动板3之间反向串接有一个第三二极管D3，所述IGBT3的发射极与IGBT4的集电极相连，所述IGBT3的集电极与地线之间并联有第二电阻R2和第二电容C2，所述IGBT4的门极与驱动板3相连，所述IGBT4的发射极与地线相连，所述IGBT4的集电极与驱动板3之间反向串接有一个第四二极管D4，所述第二线圈102与IGBT3的发射极相连；所述IGBT5的门极与驱动板3相连，所述IGBT5的集电极与驱动板3之间反向串接有一个第五二极管D5，所述IGBT5的发射极与IGBT6的集电极相连，所述IGBT5的集电极与地线之间并联有第三电阻R3和第三电容C5，所述IGBT6的门极与驱动板3相连，所述IGBT6的发射极与地线相连，所述IGBT6的集电极与驱动板3之间反向串接有一个第六二极管D6，所述第三线圈103与IGBT5的发射极相连；图2、图4和图5所示，所述整流延时单元7包括低压断路开关K2、一个三相交流电源、与三相交流电源相连的高压断路开关K1、与高压断路开关K1相连的整流电桥B以及IGBT模块2，所述整流电桥B的输出端串联有一个电阻R6、第一充电模块和第二充电模块，所述第一充电模块包括电容器C4和与电容器C4并联的电阻R4，所述第二充电模块包括电容器C5和与电容器C5相并联的电阻R5，所述低压断路开关K2与三相交流电源的任意两相相连，还包括一个延时继电模块和一个接触器模块，所述延时继电模块包括延时继电器线圈T、第一常开延时开关T1和第二常开延时开关T2，所述延时继电器线圈T与低压断路开关K2相串联，所述接触器模块包括接触器线圈KM、第一常开接触开关KM1和第二常开接触开关KM2，所述低压断路开关K2与延时继电器线圈T相串联，所述第一常开延时开关T1连接有一个触发开关K3，所述K3的输出端连接有一个光电耦合器B1，所述光电耦合器B1的输出端与CPU相连；所述第二常开延时开关T2与接触器线圈KM相串联，所述第一常开接触开关KM1与电阻R6相串联，所述第二常开接触开关KM2一端与整流电桥B的输出端相连，另外一端与IGBT模块2的输入端相连。

如图2、图6和图7所示，所述检测保护单元9包括一个电流互感器901，采集直线电机1运行时的电流，并将该电流按200:1的比例缩小，通过电阻转换成电压信号；

一个电压跟随器902，用于降低采集电压信号的输出阻抗；

一个上行检测保护模块903，将直线电机1上行时电压跟随器902输出的电压信号通过比较器与上行门槛电压做比较，上行门槛电压由CPU通过DA转换器转换而来，CPU根据不同的上行频率输出不同的上行门槛电压，若电压跟随器902所输出的电压信号大于上行门槛电压，则比较器单元输出低电平给CPU，CPU则控制直线电机1降低上行频率，直至电压跟随器902所产生的电压信号小于给定的上行门槛电压为止；

一个下行检测保护模块904，将直线电机1下行时电压跟随器902所输出的电压信号通过比较器与下行门槛电压做比较，此下行门槛电压是固定的，若电压跟随器902所输出的电压信号大于下行门槛电压，则比较器单元输出低电平给CPU,CPU则控制直线电机1降低下行频率，直至电压跟随器902所产生的电压信号小于下行门槛电压为止；

一个过流检测保护模块904，将直线电机1运行的全部过程中的电压跟随器902所输出的电压信号通过比较器与过流时所产生的门槛电压信号做比较，若电压跟随器902所输出的电压信号大于过流时的门槛电压信号，则比较器单元输出低电平，CPU则关闭直线电机1，停止直线电机1运行；所述电压跟随器902包括一个比较器OP1，所述电流互感器的输出端与地之间串联有一个电阻R11，电阻R11的作用是将检测到的电流转换为电压，比较器OP1的正相输入端与电流互感器的输出端之间串联有一个电阻R16，所述比较器OP1的反相输入端与比较器OP1的输出端相连，所述比较器OP1的正相输入端与地线之间还串联有一个电容器C11，所述比较器OP1的输出端连接有一个电阻R12，所述电阻R12的另一端通过电阻R15、R18、R21分别与比较器OP2、OP3、OP4的反向输入端相连；所述下行检测保护模块905包括比较器OP2，所述比较器OP2的正相输入端连接有电阻R16，电阻R16的另外一端连接电阻R13、R14的一端，电阻R14的另一端与地相连，电阻R13的另一端连接5V电源，部分构成一个分压电路，为比较器OP2的正向输入提供一个下行门槛电压，所述直流5V电源与地线之间串联有电容器C13，电阻R16的一端与地之间串联有电容器C14，所述比较器OP2的反相输入端与R12之间串联有电阻R15，所述比较器OP2的输出端连接有一个电阻R17，所述电阻R17的另一端与CPU相连；所述过流检测保护模块904包括比较器OP3，所述比较器OP3的正相输入端与串联有电阻R19和电阻R24，所述电阻R19和电阻R24之间的连线处与地线之间并联有一个电阻R25和电容器C15，此回路构成一个分压电路，为比较器OP3的正向输入提供一个过流门槛电压；所述比较器OP3的反相输入端与电阻R12之间串联有一个电阻R18，所述比较器OP3的输出端连接有电阻R20，所述电阻R20的另外一端与CPU相连；所述上行检测保护模块903包括比较器OP4，所述比较器OP4的正相输入端与R22相连，R22的另一端与DA转换器的第一脚相连，根据不同的频率，CPU提供给比较器正向输入端不同的上行门槛电压，DA转换器第一脚与地之间串联有一个电容器C16，所述比较器OP4的反相输入端与R12之间串联有电阻R21，所述比较器的输出端连接有一个电阻R23，所述电阻R23的另外一端与CPU相连。

如图2和图8所示，所述输入输出单元8包括若干组开关按键801和显示屏802，所述若干组开关按键801分别通过信号线与CPU相连，所述显示屏802也通过信号线与CPU相连。

如图9、图10和图2所示，所述报警单元4包括光电耦合器B2，所述光电耦合器B2的输入端与主控板6相连，所述光电耦合器B2的输出端与CPU相连，还包括一个蜂鸣器401和三极管Q1，所述三极管Q1的基级与CPU相连，所述三极管Q1的发射极与地线相连，所述三极管Q1的集电极与蜂鸣器401的负极相连，所述蜂鸣器401的正极连接有5V直流电源。

如图11和图2所示，所述温度检测单元5，包括温度感应器501，所述温度感应器501的输出端与CPU相连。

如图6和图7所示，所述电流互感器901是互感比率为1:200直流电流互感器。

本发明的往复式潜油直线电机变频控制装置，电路结构简单，检测保护单元9通过电流互感器901将直线电机1的工作电流信号转化为电压信号后，将电压信号分别通过比较器与上行门槛电压、下行门槛电压以及过流门槛电压相比，若电压信号高于上行门槛电压，则降低直线电机1上行时的工作频率，直至电压低于上行门槛电压为止；若电压信号高于下行门槛电压，则降低直线电机1下行时的工作频率，直至电压低于下行门槛电压为止；若电压信号高于过流门槛电压，则停止直线电机1运行，通过上述步骤，即可对直线电机1的上行过载、下行过载和过流进行保护。

整流延时单元中，将高压断路开关K1和低压断路开关K2闭合后，整流电桥B就立即开始工作，将交流电整流为直流电并对电容器C4和电容器C5充电，与此同时，延时继电器线圈T得电，但是此时由于第一常开延时开关T1和第二常开延时开关T2仍然处于断开的状态，因而电流通过电阻R6对电容器C4和电容器C5充电，电阻R6起到限流作用；延时时间结束后，第二常开延时开关T2闭合，接触器线圈KM闭合，第一常开接触开关KM1和第二常开接触开关KM2闭合，电阻R6被短路，IGBT模块2得电并开始工作，由于此时电容器C4和C5已被充电，因而不会有较大的冲击电流，整个整流电桥B输出的电流不会有较大的波动，从而能对IGBT模块2起到保护作用，避免IGBT模块2烧坏；在第一常开延时开关T1闭合的同时，第二常开延时开关T2也会闭合，第二常开延时开关T2闭合后，触发开关K3闭合，光电耦合器B1启动，从而将低电平信号传递给CPU，使CPU获得主回路电容充电结束的信息。

IGBT模块2中，由CPU向驱动板发出指令，第一步将IGBT5和IGBT4导通，第一线圈101和第二线圈102导通，直线电机1上行六分之一周期；第二步，将IGBT1和IGBT4导通，第一线圈101和第三线圈103导通，直线电机1上行六分之一周期；第三步将IGBT1和IGBT6导通，第二线圈102和第三线圈103导通，直线电机1上行六分之一周期；第四步将IGBT3和IGBT6导通，第一线圈101和第二线圈103导通，直线电机1上行六分之一周期；第五步将IGBT3和IGBT2导通，第一线圈101和第三线圈103导通，直线电机1上行六分之一周期；第六步将IGBT5和IGBT2导通，第二线圈102和第三线圈103导通，直线电机1上行六分之一周期；通过CPU设定各个IGBT导通的时间间隔可以设可实现对1直线电机上行、下行速度调整，且调整精度高；下行则调整相应的IGBT导通顺序即可实现下行运行。

输入输出单元8包括若干组开关按键801和显示屏802，若干组开关801按键分别通过信号线与CPU相连，所述显示屏802也通过信号线与CPU相连，因而通过开关按键801可实现对上行速度、频率以及下行速度、频率等各项参数的调整并通过显示屏802显示出来。

当需要发出警报的时候，驱动板3向报警单元4中的光电耦合器B2的输入端发出高电平信号，则光电耦合器B2导通，光电耦合器B2向CPU发出高电平信号，CPU获取该高电平信号后，向三极管Q1发出高电平信号，三极管Q1导通，蜂鸣器得电，即可发出警报声。

当IGBT模块2散热片的温度过高时，温度检测单元8中的温度感应器501向CPU发出信号，CPU得到该信号后，发出指令停止直线电机1运行，从而实现对IGBT模块2的保护。

Claims (3)

1.一种往复式潜油直线电机变频控制装置，其特征在于：

包括一个直线电机(1)；

包括一个主控板(6)，所述主控板(6)上设有CPU；

一个IGBT模块(2)，用于驱动直线电机(1)运行；

一个驱动板(3)，驱动IGBT模块(2)运行；

一个整流延时单元(7)，将交流电转化为直流电，为IGBT模块(2)提供直流电源，并降低启动时电流的波动，对IGBT模块(2)进行保护；

一个输入输出单元(8)，由开关按键(801)进行输入，通过显示屏(802)输出；

一个报警单元(4)；用于发出警报声音；

一个检测保护单元(9)，对直线电机(1)的上行过载、下行过载和过流进行检测和保护；

一个温度检测单元(5)，检测IGBT模块(2)的散热片的温度；

所述驱动板(3)、整流延时单元(7)、输入输出单元(8)、报警单元(4)、检测保护单元(9)和温度检测单元(5)均与CPU之间为通讯连接。

2.根据权利要求1所述的往复式潜油直线电机变频控制装置，其特征在于：所述直线电机(1)包括第一线圈(101)、第二线圈(102)和第三线圈(103)，所述IGBT模块(2)包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、和IGBT6，所述IGBT1的门极与驱动板(3)相连，所述IGBT1的集电极与驱动板(3)之间反向串接有一个第一二极管D1，所述IGBT1的发射极与IGBT2的集电极相连，所述IGBT1的集电极与地线之间并联有第一电阻R1和第一电容C1，所述IGBT2的门极与驱动板(3)相连，所述IGBT2的发射极与地线相连，IGBT2的集电极与驱动板(3)之间反向串接有一个第二二极管D2，所述第一线圈(101)与IGBT1的发射极相连；所述IGBT3的门极与驱动板(3)相连，所述IGBT3的集电极与驱动板(3)之间反向串接有一个第三二极管D3，所述IGBT3的发射极与IGBT4的集电极相连，所述IGBT3的集电极与地线之间并联有第二电阻R2和第二电容C2，所述IGBT4的门极与驱动板(3)相连，所述IGBT4的发射极与地线相连，所述IGBT4的集电极与驱动板(3)之间反向串接有一个第四二极管D4，所述第二线圈(102)与IGBT3的发射极相连；所述IGBT5的门极与驱动板(3)相连，所述IGBT5的集电极与驱动板(3)之间反向串接有一个第五二极管D5，所述IGBT5的发射极与IGBT6的集电极相连，所述IGBT5的集电极与地线之间并联有第三电阻R3和第三电容C5，所述IGBT6的门极与驱动板(3)相连，所述IGBT6的发射极与地线相连，所述IGBT6的集电极与驱动板(3)之间反向串接有一个第六二极管D6，所述第三线圈(103)与IGBT5的发射极相连；

所述整流延时单元(7)包括低压断路开关K2、一个三相交流电源、与三相交流电源相连的高压断路开关K1、与高压断路开关K1相连的整流电桥B以及IGBT模块(2)，所述整流电桥B的输出端串联有一个电阻R6、第一充电模块和第二充电模块，所述第一充电模块包括电容器C4和与电容器C4并联的电阻R4，所述第二充电模块包括电容器C5和与电容器C5相并联的电阻R5，所述低压断路开关K2与三相交流电源的任意两相相连，还包括一个延时继电模块和一个接触器模块，所述延时继电模块包括延时继电器线圈T、第一常开延时开关T1和第二常开延时开关T2，所述延时继电器线圈T与低压断路开关K2相串联，所述接触器模块包括接触器线圈KM、第一常开接触开关KM1和第二常开接触开关KM2，所述低压断路开关K2与延时继电器线圈T相串联，所述第一常开延时开关T1连接有一个触发开关K3，所述K3的输出端连接有一个光电耦合器B1，所述光电耦合器B1的输出端与CPU相连；所述第二常开延时开关T2与接触器线圈KM相串联，所述第一常开接触开关KM1与电阻R6相串联，所述第二常开接触开关KM2一端与整流电桥B的输出端相连，另外一端与IGBT模块(2)的输入端相连；

所述检测保护单元(9)包括一个电流互感器(901)，采集直线电机(1)运行时的电流，并将该电流按200:1的比例缩小，通过电阻转换成电压信号；

一个电压跟随器(902)，用于降低采集电压信号的输出阻抗；

一个上行检测保护模块(903)，将直线电机(1)上行时电压跟随器(902)输出的电压信号通过比较器与上行门槛电压做比较，上行门槛电压由CPU通过DA转换器转换而来，CPU根据不同的上行频率输出不同的上行门槛电压，若电压跟随器(902)所输出的电压信号大于上行门槛电压，则比较器单元输出低电平给CPU，CPU则控制直线电机(1)降低上行频率，直至电压跟随器(902)所产生的电压信号小于给定的上行门槛电压为止；

一个下行检测保护模块(904)，将直线电机(1)下行时电压跟随器(902)所输出的电压信号通过比较器与下行门槛电压做比较，此下行门槛电压是固定的，若电压跟随器(902)所输出的电压信号大于下行门槛电压，则比较器单元输出低电平给CPU,CPU则控制直线电机(1)降低下行频率，直至电压跟随器(902)所产生的电压信号小于下行门槛电压为止；

一个过流检测保护模块(904)，将直线电机(1)运行的全部过程中的电压跟随器(902)所输出的电压信号通过比较器与过流时所产生的门槛电压信号做比较，若电压跟随器(902)所输出的电压信号大于过流时的门槛电压信号，则比较器单元输出低电平，CPU则关闭直线电机(1)，停止直线电机(1)运行；所述电压跟随器(902)包括一个比较器OP1，所述电流互感器的输出端与地之间串联有一个电阻R11，电阻R11的作用是将检测到的电流转换为电压，比较器OP1的正相输入端与电流互感器的输出端之间串联有一个电阻R16，所述比较器OP1的反相输入端与比较器OP1的输出端相连，所述比较器OP1的正相输入端与地线之间还串联有一个电容器C11，所述比较器OP1的输出端连接有一个电阻R12，所述电阻R12的另一端通过电阻R15、R18、R21分别与比较器OP2、OP3、OP4的反向输入端相连；所述下行检测保护模块(905)包括比较器OP2，所述比较器OP2的正相输入端连接有电阻R16，电阻R16的另外一端连接电阻R13、R14的一端，电阻R14的另一端与地相连，电阻R13的另一端连接5V电源，部分构成一个分压电路，为比较器OP2的正向输入提供一个下行门槛电压，所述直流5V电源与地线之间串联有电容器C13，电阻R16的一端与地之间串联有电容器C14，所述比较器OP2的反相输入端与R12之间串联有电阻R15，所述比较器OP2的输出端连接有一个电阻R17，所述电阻R17的另一端与CPU相连；所述过流检测保护模块(904)包括比较器OP3，所述比较器OP3的正相输入端与串联有电阻R19和电阻R24，所述电阻R19和电阻R24之间的连线处与地线之间并联有一个电阻R25和电容器C15，此回路构成一个分压电路，为比较器OP3的正向输入提供一个过流门槛电压；所述比较器OP3的反相输入端与电阻R12之间串联有一个电阻R18，所述比较器OP3的输出端连接有电阻R20，所述电阻R20的另外一端与CPU相连；所述上行检测保护模块(903)包括比较器OP4，所述比较器OP4的正相输入端与R22相连，R22的另一端与DA转换器的第一脚相连，根据不同的频率，CPU提供给比较器正向输入端不同的上行门槛电压，DA转换器第一脚与地之间串联有一个电容器C16，所述比较器OP4的反相输入端与R12之间串联有电阻R21，所述比较器的输出端连接有一个电阻R23，所述电阻R23的另外一端与CPU相连；所述输入输出单元(8)包括若干组开关按键(801)和显示屏(802)，所述若干组开关按键(801)分别通过信号线与CPU相连，所述显示屏(802)也通过信号线与CPU相连；所述报警单元(4)包括光电耦合器B2，所述光电耦合器B2的输入端与主控板(6)相连，所述光电耦合器B2的输出端与CPU相连，还包括一个蜂鸣器(401)和三极管Q1，所述三极管Q1的基级与CPU相连，所述三极管Q1的发射极与地线相连，所述三极管Q1的集电极与蜂鸣器(401)的负极相连，所述蜂鸣器(401)的正极连接有5V直流电源；所述温度控制单元(5)，包括温度感应器(501)，所述温度感应器(501)的输出端与CPU相连。

3.根据权利要求1或2所述的往复式潜油直线电机变频控制装置，其特征在于：所述电流互感器(901)是互感比率为1:200直流电流互感器。