CN114079419A - 基于群电容控制泵升电压的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及抽油机技术领域，目的是提供基于群电容控制泵升电压的系统和方法，本系统接收电源包含两条控制线路，线路一经由整流器依次连接有直流母线、直流断路器和逆变器，线路二经由群电容稳压器依次连接泵升电压母线、保护断路器和逆变器，通过逆变器控制抽油机上电工作，群电容稳压器包括有电阻、多个MOS开关和多个电容，单个电容串联在两个MOS开关中间构成控制电路，多个控制电路并联构成调压电路，调压电路的两端与电阻并联后分别连接有泵升电压母线，群电容稳压器中的开关可以通过控制开开关的频率与宽度，实现缓慢的充电与放电，避免了泵升电压对系统的冲击。

Description

基于群电容控制泵升电压的系统和方法
技术领域
本发明涉及抽油机技术领域，具体涉及基于群电容控制泵升电压的系统和方法。
背景技术
抽油机是石油开采中的一种必备设备，俗称“磕头机”，通过加压的方法使石油出井，常用的抽油机多为游梁式抽油机，该游梁式抽油机在工作时，采用电动机带动皮带轮再经过减速机拖动抽油机装置做上下运动实现抽油工作。共直流母线技术，是对四象限运行电机群的一种有效的节能方法。但这一技术没有得到广泛的应用，其主要原因是泵升电压的问题无法解决，泵升电压，是因为四象限电机运行在再生发电状态时，产生的电压与直流母线上的电压叠加一起，超过了变频器所能承受的电压。
传统单独变频系统拖动单台抽油机的时候，出现泵电压，一般采用回馈或是电阻消耗的方式来解决。但在供直流母线技术中，这两种方式都是不能适用的。
因为在实践中，人们发现无论回馈和电阻消耗的方式都是把再生电能泵升电压消耗掉，但如果消耗掉这部分电能，系统节电能力将大幅下降。并没有实现节能的目的。公共直流母线采用单独的整流/回馈装置，为系统提供一定功率的直流电源，调速用逆变器直接挂接在直流母线上。当系统工作在电动状态时，逆变器从母线上获取电能；当系统工作在发电状态时，能量通过母线及回馈装置直接回馈给电网，以达到节能、提高设备运行可靠性、减少设备维护量和设备占地面积等目的。
以低压传动技术中的同步程序为例，当需要同步运行的变频器出现不同步时候，转的快的电机就会拉动转的慢的电机，这个时候滞后的电机处于发电状态，这个回路电势必会产生很大的电流强度，对电机有损害。此时，可将这些变频器的直流母线接在一起，进而提升了系统的安全性。
公告号为CN111478343A，该发明公开了带电压补偿的四象限抽油机变频装置，本发明公开了带电压补偿的四象限抽油机变频装置，具体涉及抽油机变频领域，包括高压断路器，所述高压断路器连接着三相电路，用于切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流；T型滤波器，所述T型滤波器连接端通过三相电路连接着高压断路器，所述T型滤波器包括LC电路，所述LC电路上连接着电感器L1和电容器C1；变频器，所述变频器输入端通过三相电路连接着所述T型滤波器，本发明通过进线端增加T型滤波既可以抑制系统谐波对变频器的干扰和影响，又可以对变频器产生的畸变波形进线修正，达到无谐波变频目的，变频器整流部分采用IGBT模块可以实现四象限功能，同时减少谐波发生量，使得电能质量得到保证。但该技术方案侧重补偿抽油机上的谐波发生量，并未对泵升电压进行消耗。
因此，需要对抽油机的电机部分进行改进，避免抽油机设备会在运行过程出现供液不足的现象，以及减少电机空负荷运转造成的损耗。
发明内容
本发明目的在于提供基于群电容控制泵升电压的方法，群电容稳压器中的开关可以通过控制开开关的频率与宽度，实现缓慢的充电与放电，避免了泵升电压对系统的冲击；
本发明所采用的技术方案是：一方面，基于群电容控制泵升电压的系统，系统接收电源包含两条控制线路，线路一经由整流器依次连接有直流母线、直流断路器和逆变器，线路二经由群电容稳压器依次连接泵升电压母线、保护断路器和逆变器，通过逆变器控制抽油机上电工作。
优选的，三相四线电源通过接入整流器后，通过将交流电变为直流电接入到直流母线。
优选的，群电容稳压器包括有电阻、多个MOS开关和多个电容，单个电容串联在两个MOS开关中间构成控制电路，多个控制电路并联构成调压电路，调压电路的两端与电阻并联后分别连接有泵升电压母线。
优选的，当泵升电压通过泵升电压母线进入到群电容稳压器时，电容进行充电，当泵升电压消失后，电容放电。
优选的，所述逆变器通过给四象限电机上电带动抽油机工作。
另一方面，基于群电容控制泵升电压的方法，包括下列步骤：
步骤1：当抽油机发生再生电状态时，泵升电压升高导致直流断路器断开，保护断路器连通；
步骤2：泵升电压流经泵升电压母线到达群电容稳压器，控制电路通过MOS开关元件控制开关的频率和宽度，判断泵升电压的大小，当泵升电压大于调压电路时，执行步骤3，当泵升电压小于调压电路时，向电容进行充电；
步骤3：电阻接通，消耗过于的能量。
另一方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如上述的抽油机柔性自限式平衡拖动方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.相较于传统的回馈和电阻消耗的方式来说。群电容技术并没有直流消耗掉泵升电压的能量。而通过分流、稳压的方式把泵升电压转化并储起来。需要的时候再缓慢的释放出来。
附图说明
图1为本发明的电机结构原理图；
图2为本发明的电机中变频器的工作原理图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1～2，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
1、三相四线电源接入整流器，将交流电源变为直流电源，流入直流母线。
2、逆变器受直流断路器控制，当直流断路器接通，逆变器得电，驱动抽油机运行。
3、当抽油机出现再生发电状态时，泵升电压过高，直流断路器断开，保护断路器接通。
4、泵升电压流入泵升电压的直流母线，流入群电容稳压器内。
5、群电容稳压器内的开关受驱动电路控制控制开关的频率与宽度，缓慢的向电容内冲电。
6、泵长电压消失后，电容可以向直流断路器和保护断路器同时接通的系统放电，把其它系统产生再生发电的电能，向正在消耗电能系统伟输。
7、参照图2，群电容稳压器包括有电阻、多个MOS开关和多个电容，单个电容串联在两个MOS开关中间构成控制电路，多个控制电路并联构成调压电路，调压电路的两端与电阻并联后分别连接有泵升电压母线，当再生发电的电能过盛，达到群电容稳压器无法承受的地步时，电阻接通，消耗能量，保护系统。
值得说明的是，继续参照图2，每条支路上电容设置在两个MOS开关之间，能够平均对电容中电能进行释放，假设这里表面单侧有MOS开关，单侧没有，则会导致电容在释放时无法控制，不会产生本申请中缓慢释放的效果，因此这也是本发明的技术点之一。
参照图1，群电容稳压器中的开关可以通过控制开开关的频率与宽度，实现缓慢的充电与放电，避免了泵升电压对系统的冲击。相较于传统的回馈和电阻消耗的方式来说。群电容技术并没有直流消耗掉泵升电压的能量。而通过分流、稳压的方式把泵升电压转化并储起来。需要的时候再缓慢的释放出来。泵升电压也是能量，但这个能量会对系统造成伤害，对于单独的拖动系统来说，消耗是个很好的解决方式，但对于共直流母线系统来说，一直是无法解决的难题。
群电容控制泵升电压技术不但解决了这一问题，还能将泵升电压回收再利用。让共直流母线技术节能效果得到较大的提升。
综上所述，本发明的实施原理为：通过判断泵升电压与调压电路的大小，切换供电母线的方式，将多余的电压进行储存后再缓慢释放，应用于抽油机领域，产生了特定的技术效果，即避免了四象限电机再发生电现象，损耗电机的使用寿命，相较于现有技术中，为了克服这一技术问题，采用改进的四象限电机机构，本申请在电机外增加群电容技术，成本低，安装简易方便，无需拆卸现有的设备。

Claims (8)

1.基于群电容控制泵升电压的系统，其特征在于，系统接收电源包含两条控制线路，线路一经由整流器依次连接有直流母线、直流断路器和逆变器，线路二经由群电容稳压器依次连接泵升电压母线、保护断路器和逆变器，通过逆变器控制抽油机上电工作。
2.根据权利要求1所述的基于群电容控制泵升电压的系统，其特征在于，三相四线电源通过接入整流器后，通过将交流电变为直流电接入到直流母线。
3.根据权利要求1所述的基于群电容控制泵升电压的系统，其特征在于，群电容稳压器包括有电阻、多个MOS开关和多个电容，单个电容串联在两个MOS开关中间构成控制电路，多个控制电路并联构成调压电路，调压电路的两端与电阻并联后分别连接有泵升电压母线。
4.根据权利要求3所述的基于群电容控制泵升电压的系统，其特征在于，当泵升电压通过泵升电压母线进入到群电容稳压器时，电容进行充电，当泵升电压消失后，电容放电。
5.根据权利要求4所述的基于群电容控制泵升电压的系统，其特征在于，所述逆变器通过给四象限电机上电带动抽油机工作。
6.基于群电容控制泵升电压的方法，其特征在于，包括权利要求3-5中任一项所述的基于群电容控制泵升电压的系统，包括下列步骤：
步骤1：当抽油机发生再生电状态时，泵升电压升高导致直流断路器断开，保护断路器连通；
步骤2：泵升电压流经泵升电压母线到达群电容稳压器，控制电路通过MOS开关元件控制开关的频率和宽度，判断泵升电压的大小，当泵升电压大于调压电路时，执行步骤3，当泵升电压小于调压电路时，向电容进行充电；
步骤3：电阻接通，消耗过于的能量，其中过于能量为超过所有并联电容所吸收的能量。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如权利要求6中所述的基于群电容控制泵升电压的方法。
8.根据权利要求6所述的基于群电容控制泵升电压的系统应用于抽油机、产生再发电状态电机中泵升电压处理的用途。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101404473A (zh) * 2007-10-05 2009-04-08 发那科株式会社 电动机驱动装置
CN101697429A (zh) * 2009-09-22 2010-04-21 林肯电梯(中国)有限公司 一种微能耗电梯
CN102318176A (zh) * 2009-02-17 2012-01-11 新神户电机株式会社 电源装置
CN109516326A (zh) * 2017-09-18 2019-03-26 上海三菱电梯有限公司 多电梯控制系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101404473A (zh) * 2007-10-05 2009-04-08 发那科株式会社 电动机驱动装置
CN102318176A (zh) * 2009-02-17 2012-01-11 新神户电机株式会社 电源装置
CN101697429A (zh) * 2009-09-22 2010-04-21 林肯电梯(中国)有限公司 一种微能耗电梯
CN109516326A (zh) * 2017-09-18 2019-03-26 上海三菱电梯有限公司 多电梯控制系统

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