CN212935521U - 一种油田抽油机驱动供电模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油田抽油机驱动供电模块，包括控制模块、输入端、以及与驱动模块连接并为其供电的输出端；所述输入端和输出端中的至少之一与所述控制模块之间设置有电压采集模块；所述控制模块接收所述电压采集模块的采集信号并控制所述输出端的电压输出。本实用新型通过设置电压采集模块有效防止输入电网电压波动大时对油田抽油机驱动供电模块的损坏以及启动时高电压对驱动模块的损坏。

Description

一种油田抽油机驱动供电模块

技术领域

本实用新型涉及油田抽油机控制柜电气架构领域，尤其涉及一种油田抽油机驱动供电模块。

背景技术

随着市场上油田抽油机数字化、智能化技术的不断发展，抽油机控制柜增加了更多的电子电器元件。由于油田野外现场环境恶劣以及电网电压波动较大，导致变频器、主电机、接触器、整流器等电器件受不稳定电压的冲击，直接损坏相关电器件。现有方法存在如下缺点：(1)输入电网电压波动大，容易导致IGBT模块、接触器、整流器等损坏；(2)控制柜启动时，主回路高电压冲击，容易导致IGBT模块损坏，接触器粘连。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种油田抽油机驱动供电模块，其通过设置电压采集模块有效防止输入电网电压波动大时对油田抽油机驱动供电模块的损坏以及启动时高电压对驱动模块的损坏。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种油田抽油机驱动供电模块，包括控制模块、输入端、以及与驱动模块连接并为其供电的输出端；所述输入端和输出端中的至少之一与所述控制模块之间设置有电压采集模块；所述控制模块接收所述电压采集模块的采集信号并控制所述输出端的电压输出。

采用上述结构，对输入端和/或输出端的电压进行采集，由控制模块对采集信号进分析处理；防止电压波动冲击或者电压突然升高对驱动模块的损坏。

所述驱动模块为IGBT模块；由于电压与电流具有一定关系，故电压采集模块亦可替换为电流采集模块。

进一步地，所述控制模块与所述输入端之间设置有电压采集模块的状态下，所述控制模块控制所述输入端与所述输出端的连接通断以控制输出端的电压输出；所述控制模块与所述输出端之间设置有电压采集模块的状态下，所述控制模块控制所述输出端输出的电压值。

所述电压采集模块包括第一电压采集模块和第二电压采集模块；所述控制模块与所述输入端之间设置的电压采集模块为第一电压采集模块；所述控制模块与所述输出端之间设置的电压采集模块为第二电压采集模块。

若所述控制模块与所述输入端之间设置有电压采集电路即设置有第一电压采集模块，则所述控制模块根据所述第一电压采集模块采集的电压情况控制所述输出端与输入端之间的通断，即所述控制模块接收第一电压采集模块采集的电压数据，并对该数据进行分析和判断，以此为依据控制输入端与输出端之间的通断；在输入端电压异常的情况下，所述控制模块切断所述输入端与输出端之间的连接或者刚启动时不接通输入端与输出端；输入端电压异常包括电压缺相、不稳定波动等。

若所述控制模块与所述输出端之间设置有电压采集电路即设置有第二电压采集模块，则所述控制模块根据所述第二电压采集模块采集的电压情况控制所述输出端的电压值，即所述控制模块接收第二电压采集模块采集的电压数据，并对该数据进行分析和判断，以此为依据控制输出端的电压值；刚启动时，所述输出端输出一个较低的电压值给驱动模块，当输出端电压值无异常且到达预设电压，则所述控制模块控制所述输出端提高电压值，所述控制模块接收目前的电压数据进行判断，以此循环，直至所述输出端输出的电压到达所述驱动模块正常工作电压。

所述油田抽油机驱动供电模块可以只设置第一电压采集模块或第二电压采集模块，或者第一电压采集模块与第二电压采集模块均设置。

采用上述结构，设置所述第一电压采集模块对所述输入端进行电压采集并反馈于控制模块，控制模块分析该数据并发出相应指令，有效防止电网电压输入异常对所述油田抽油机驱动供电模块的损坏；设置所述第二电压采集模块对所述输出端进行电压采集，所述控制模块根据所述第二电压采集模块采集的数据逐步提高输出端的电压，有效防止启动时高电压冲击对驱动模块的损坏。

进一步地，所述输出端设置有电压切换模块，所述电压切换模块至少包括两路并联的分压单元；所述控制模块至少控制部分的分压单元是否接入输出端。

每个所述分压单元具有一定的阻值，包括零阻值；且每个所述分压单元之间的阻值可相等亦可不相等。

采用上述结构，刚启动时，不包括零阻值的部分分压单元接入输出端，此时，由于只是部分分压单元接入，具有较大的总阻值，故输出端输出一个较小的电压值；所述控制模块控制剩余分压单元接入，由于采用并联形式，故总阻值慢慢减小，输出端输出的电压慢慢增大；在接入过程中，零阻值分压单元最后接入，当零阻值分压单元接入后，可将其他分压单元切出输出端，达到最小阻值。

所述零阻值包括近似为零的阻值。

进一步地，所述电压切换模块包括两路分压单元，一路由限流电阻构成的分压单元，另一路由第一可控开关构成的分压单元；所述第一可控开关受所述控制模块控制。

采用上述结构，启动时，所述限流电阻先接入所述输出端，所述输出端输出一个较小的电压值；所述控制模块根据所述第二电压采集模块采集的数据控制所述第一可控开关闭合，由于第一可控开关在接通时相当于导线，其阻值近似为零；故在第一可控开关闭合后，所述限流电阻被切出输出端，所述输出端输出一个较大电压值，使得输入驱动模块的电压缓慢升高。

所述第一可控开关为主正接触器。

进一步地，所述输入端侧输入三相交流电，所述输入端通过整流模块与所述输出端连接。

采用上述结构，所述输入端侧输入的三相交流电通过整流模块整流成直流电后输送至输出端。

进一步地，所述输入端与所述输出端之间设置有第二可控开关，所述第二可控开关受所述控制模块控制。

采用上述结构，所述控制模块可控制所述第二可控开关的断开与闭合来实现控制所述输入端与输出端的通断；具体的，所述第二控制开关设置在所述整流模块之前，即设置在输入端与所述整流模块之间，采取上述设置，所述第二可控开关不光能对所述驱动模块进行保护，同时也能对整流模块进行保护。

所述第二可控开关为真空接触器。

进一步地，所述油田抽油机驱动供电模块包括变压器，所述变压器输入侧与所述输入端连接，所述变压器输出侧为所述油田抽油机驱动供电模块中的器件供电。

由于输入端输入的电压值一般较高通常超过1000V，而所述油田抽油机驱动模块中一些器件工作电压在220V；故采用上述结构，设置变压器，将输入端侧的电压引入变压器变压，将高压转化为220V 电压为器件供电；具体的，所述变压器输出的电压具体为第一可控开关与第二可控开关供电，即主正接触器与真空接触器；

所述变压器输出端还与一开关电源的输入端连接，所述开关电源的输出端为所述控制模块供电；所述开关电源将变压器输出电压转化为直流的控制模块工作电压。

进一步地，所述控制模块通过控制预充接触器来控制所述第一可控开关。

具体的，所述控制模块与所述预充接触器的线圈部分连接，所述预充接触器的触点开关接入所述第一可控开关即主正接触器的线圈供电回路中，且该回路由变压器输出端供电。

由于所述第一可控开关即主正接触器需要的驱动电压电流较高，而控制模块的驱动能力有限，故采用上述结构，所述控制模块控制驱动所述预充接触器的线圈使其产生磁场，吸合所述预充接触器上的触点开关；闭合的预充接触器触点开关将所述第一可控开关即主正接触器的线圈供电回路接通，故所述第一可控开关即主正接触器的线圈产生磁场并吸合所述主正接触器上的触点开关；使得由第一可控开关即主正接触器构成的分压单元接入输出端。

进一步地，所述控制模块通过控制中间接触器来控制所述第二可控开关。

具体的，所述控制模块与所述中间接触器的线圈部分连接，所述中间接触器的触点开关接入所述第二可控开关即真空接触器的线圈供电回路中，且该回路由变压器输出端供电。

由于所述第二可控开关即真空接触器需要的驱动电压电流较高，而控制模块的驱动能力有限，故采用上述结构，所述控制模块控制驱动所述中间接触器的线圈使其产生磁场，吸合所述中间接触器上的触点开关；闭合的中间接触器触点开关将所述第二可控开关即真空接触器的线圈供电回路接通，故所述第二可控开关即真空接触器的线圈产生磁场并吸合所述真空接触器上的触点开关；使得输入端与输出端相接通。

进一步地，所述输入端为三相输入端；所述第一电压采集模块包括第一电压传感器与第二电压传感器，且分别采集任意两组三相电线电压。

线电压为多相供电系统中任意两相之间的电压；

三相输入端输入三相电，所述第一电压传感器与第二电压传感器采集任意两组线电压，而另一组线电压可在控制模块中根据第一电压传感器、第二电压传感器采集的电压数据推算得到；例ABC三相电，第一电压传感器采集AC两相之间的相电压，第二电压传感器采集AC 两相之间的相电压，而控制模块可根据AC两相之间的相电压、AC两相之间的相电压推算得到BC两相之间的相电压。

采用上述结构，所述第一电压传感器与第二电压传感器采集高压值，并将其转化成低压，使得低压值在控制模块的电压接收读取值范围内。

进一步地，所述第二电压采集模块包括第三电压传感器，所述第三电压传感器采集所述输出端电压。

采用上述结构，所述第三电压传感器采集高压值，并将其转化成低压，使得低压值在控制模块的电压接收读取值范围内。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型的油田抽油机驱动供电模块通过在输入端与控制模块之间设置电压采集模块，有效防止输入电网电压波动大时对油田抽油机驱动供电模块的损坏。

(2)本实用新型的油田抽油机驱动供电模块通过在输出端与控制模块之间设置电压采集模块，有效防止启动时高电压冲击对驱动模块的损坏。

(3)本实用新型的油田抽油机驱动供电模块结构设计合理。

附图说明

图1为本实用新型油田抽油机驱动供电模块电路结构示意图；

附图标记：1控制模块；2输入端；3输出端；4驱动模块；5电压采集模块；501第一电压采集模块；5011第一电压传感器；5012第二电压传感器；502第二电压采集模块；5021第三电压传感器；6电压切换模块；601限流电阻；602第一可控开关；603预充接触器； 7整流模块；8第二可控开关；9变压器；10中间接触器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，一种油田抽油机驱动供电模块，包括控制模块1、输入端2、以及与驱动模块4连接并为其供电的输出端3；所述输入端2和输出端3中的至少之一与所述控制模块1之间设置有电压采集模块5；所述控制模块1接收所述电压采集模块5的采集信号并控制所述输出端3的电压输出。

采用上述结构，对输入端2和/或输出端3的电压进行采集，由控制模块1对采集信号进分析处理；防止电压波动冲击或者电压突然升高对驱动模块4的损坏。

所述驱动模块4为IGBT模块；由于电压与电流具有一定关系，故电压采集模块5亦可替换为电流采集模块。

优选的，所述控制模块1与所述输入端2之间设置有电压采集模块5的状态下，所述控制模块1控制所述输入端2与所述输出端3的连接通断以控制输出端3的电压输出；所述控制模块1与所述输出端 3之间设置有电压采集模块5的状态下，所述控制模块1控制所述输出端3输出的电压值。

所述电压采集模块5包括第一电压采集模块501和第二电压采集模块502；所述控制模块1与所述输入端2之间设置的电压采集模块 5为第一电压采集模块501；所述控制模块1与所述输出端3之间设置的电压采集模块5为第二电压采集模块502。

若所述控制模块1与所述输入端2之间设置有电压采集电路即设置有第一电压采集模块501，则所述控制模块1根据所述第一电压采集模块501采集的电压情况控制所述输出端3与输入端2之间的通断，即所述控制模块1接收第一电压采集模块501采集的电压数据，并对该数据进行分析和判断，以此为依据控制输入端2与输出端3之间的通断；在输入端2电压异常的情况下，所述控制模块1切断所述输入端2与输出端3之间的连接或者刚启动时不接通输入端2与输出端3；输入端2电压异常包括电压缺相、不稳定波动等。

若所述控制模块1与所述输出端3之间设置有电压采集电路即设置有第二电压采集模块502，则所述控制模块1根据所述第二电压采集模块502采集的电压情况控制所述输出端3的电压值，即所述控制模块1接收第二电压采集模块502采集的电压数据，并对该数据进行分析和判断，以此为依据控制输出端3的电压值；刚启动时，所述输出端3输出一个较低的电压值给驱动模块4，当输出端3电压值无异常且到达预设电压，则所述控制模块1控制所述输出端3提高电压值，所述控制模块1接收目前的电压数据进行判断，以此循环，直至所述输出端3输出的电压到达所述驱动模块4正常工作电压。

所述油田抽油机驱动供电模块可以只设置第一电压采集模块501 或第二电压采集模块502，或者第一电压采集模块501与第二电压采集模块502均设置。

采用上述结构，设置所述第一电压采集模块501对所述输入端2 进行电压采集并反馈于控制模块1，控制模块1分析该数据并发出相应指令，有效防止电网电压输入异常对所述油田抽油机驱动供电模块的损坏；设置所述第二电压采集模块502对所述输出端3进行电压采集，所述控制模块1根据所述第二电压采集模块502采集的数据逐步提高输出端3的电压，有效防止启动时高电压冲击对驱动模块4的损坏。

优选的，所述输出端3设置有电压切换模块6，所述电压切换模块6至少包括两路并联的分压单元；所述控制模块1至少控制部分的分压单元是否接入输出端3。

每个所述分压单元具有一定的阻值，包括零阻值；且每个所述分压单元之间的阻值可相等亦可不相等。

采用上述结构，刚启动时，不包括零阻值的部分分压单元接入输出端3，此时，由于只是部分分压单元接入，具有较大的总阻值，故输出端3输出一个较小的电压值；所述控制模块1控制剩余分压单元接入，由于采用并联形式，故总阻值慢慢减小，输出端3输出的电压慢慢增大；在接入过程中，零阻值分压单元最后接入，当零阻值分压单元接入后，可将其他分压单元切出输出端3，达到最小阻值。

所述零阻值包括近似为零的阻值。

优选的，所述电压切换模块6包括两路分压单元，一路由限流电阻601构成的分压单元，另一路由第一可控开关602构成的分压单元；所述第一可控开关602受所述控制模块1控制。

采用上述结构，启动时，所述限流电阻601先接入所述输出端3，所述输出端3输出一个较小的电压值；所述控制模块1根据所述第二电压采集模块502采集的数据控制所述第一可控开关602闭合，由于第一可控开关602在接通时相当于导线，其阻值近似为零；故在第一可控开关602闭合后，所述限流电阻601被切出输出端3，所述输出端3输出一个较大电压值，使得输入驱动模块4的电压缓慢升高。

所述第一可控开关602为主正接触器。

优选的，所述输入端2侧输入三相交流电，所述输入端2通过整流模块7与所述输出端3连接。

采用上述结构，所述输入端2侧输入的三相交流电通过整流模块 7整流成直流电后输送至输出端3。

优选的，所述输入端2与所述输出端3之间设置有第二可控开关 8，所述第二可控开关8受所述控制模块1控制。

采用上述结构，所述控制模块1可控制所述第二可控开关8的断开与闭合来实现控制所述输入端2与输出端3的通断；具体的，所述第二控制开关设置在所述整流模块7之前，即设置在输入端2与所述整流模块7之间，采取上述设置，所述第二可控开关8不光能对所述驱动模块4进行保护，同时也能对整流模块7进行保护。

所述第二可控开关8为真空接触器。

优选的，所述油田抽油机驱动供电模块包括变压器9，所述变压器9输入侧与所述输入端2连接，所述变压器9输出侧为所述油田抽油机驱动供电模块中的器件供电。

由于输入端2输入的电压值一般较高通常超过1000V，而所述油田抽油机驱动模块4中一些器件工作电压在220V；故采用上述结构，设置变压器9，将输入端2侧的电压引入变压器9变压，将高压转化为220V电压为器件供电；具体的，所述变压器9输出的电压具体为第一可控开关602与第二可控开关8供电，即主正接触器与真空接触器；

所述变压器9输出端3还与一开关电源的输入端2连接，所述开关电源的输出端3为所述控制模块1供电；所述开关电源将变压器9 输出电压转化为直流的控制模块1工作电压。

优选的，所述控制模块1通过控制预充接触器603来控制所述第一可控开关602。

具体的，所述控制模块1与所述预充接触器603的线圈部分连接，所述预充接触器603的触点开关接入所述第一可控开关602即主正接触器的线圈供电回路中，且该回路由变压器9输出端3供电。

由于所述第一可控开关602即主正接触器需要的驱动电压电流较高，而控制模块1的驱动能力有限，故采用上述结构，所述控制模块1控制驱动所述预充接触器603的线圈使其产生磁场，吸合所述预充接触器603上的触点开关；闭合的预充接触器603触点开关将所述第一可控开关602即主正接触器的线圈供电回路接通，故所述第一可控开关602即主正接触器的线圈产生磁场并吸合所述主正接触器上的触点开关；使得由第一可控开关602即主正接触器构成的分压单元接入输出端3。

优选的，所述控制模块1通过控制中间接触器10来控制所述第二可控开关8。

具体的，所述控制模块1与所述中间接触器10的线圈部分连接，所述中间接触器10的触点开关接入所述第二可控开关8即真空接触器的线圈供电回路中，且该回路由变压器9输出端3供电。

由于所述第二可控开关8即真空接触器需要的驱动电压电流较高，而控制模块1的驱动能力有限，故采用上述结构，所述控制模块 1控制驱动所述中间接触器10的线圈使其产生磁场，吸合所述中间接触器10上的触点开关；闭合的中间接触器10触点开关将所述第二可控开关8即真空接触器的线圈供电回路接通，故所述第二可控开关 8即真空接触器的线圈产生磁场并吸合所述真空接触器上的触点开关；使得输入端2与输出端3相接通。

优选的，所述输入端2为三相输入端2；所述第一电压采集模块 501包括第一电压传感器5011与第二电压传感器5012，且分别采集任意两组三相电线电压。

线电压为多相供电系统中任意两相之间的电压；

三相输入端2输入三相电，所述第一电压传感器5011与第二电压传感器5012采集任意两组线电压，而另一组线电压可在控制模块 1中根据第一电压传感器5011、第二电压传感器5012采集的电压数据推算得到；例ABC三相电，第一电压传感器5011采集AC两相之间的相电压，第二电压传感器5012采集AC两相之间的相电压，而控制模块1可根据AC两相之间的相电压、AC两相之间的相电压推算得到 BC两相之间的相电压。

采用上述结构，所述第一电压传感器5011与第二电压传感器 5012采集高压值，并将其转化成低压，使得低压值在控制模块1的电压接收读取值范围内。

优选的，所述第二电压采集模块502包括第三电压传感器5021，所述第三电压传感器5021采集所述输出端3电压。

采用上述结构，所述第三电压传感器5021采集高压值，并将其转化成低压，使得低压值在控制模块1的电压接收读取值范围内。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种油田抽油机驱动供电模块，其特征在于：包括控制模块(1)、输入端(2)、以及与驱动模块(4)连接并为其供电的输出端(3)；所述输入端(2)和输出端(3)中的至少之一与所述控制模块(1)之间设置有电压采集模块(5)；所述控制模块(1)接收所述电压采集模块(5)的采集信号并控制所述输出端(3)的电压输出。

2.根据权利要求1所述的油田抽油机驱动供电模块，其特征在于：所述控制模块(1)与所述输入端(2)之间设置有电压采集模块(5)的状态下，所述控制模块(1)控制所述输入端(2)与所述输出端(3)的连接通断以控制输出端(3)的电压输出；所述控制模块(1)与所述输出端(3)之间设置有电压采集模块(5)的状态下，所述控制模块(1)控制所述输出端(3)输出的电压值。

3.根据权利要求1所述的油田抽油机驱动供电模块，其特征在于：所述输出端(3)设置有电压切换模块(6)，所述电压切换模块(6)至少包括两路并联的分压单元；所述控制模块(1)至少控制部分的分压单元是否接入输出端(3)。

4.根据权利要求3所述的油田抽油机驱动供电模块，其特征在于：所述电压切换模块(6)包括两路分压单元，一路由限流电阻(601)构成的分压单元，另一路由第一可控开关(602)构成的分压单元；所述第一可控开关(602)受所述控制模块(1)控制。

5.根据权利要求1所述的油田抽油机驱动供电模块，其特征在于：所述输入端(2)侧输入三相交流电，所述输入端(2)通过整流模块(7)与所述输出端(3)连接。

6.根据权利要求1所述的油田抽油机驱动供电模块，其特征在于：所述输入端(2)与所述输出端(3)之间设置有第二可控开关(8)，所述第二可控开关(8)受所述控制模块(1)控制。

7.根据权利要求1所述的油田抽油机驱动供电模块，其特征在于：包括变压器(9)，所述变压器(9)输入侧与所述输入端(2)连接，所述变压器(9)输出侧为所述油田抽油机驱动供电模块中的器件供电。

8.根据权利要求4所述的油田抽油机驱动供电模块，其特征在于：所述控制模块(1)通过控制预充接触器(603)来控制所述第一可控开关(602)。

9.根据权利要求6所述的油田抽油机驱动供电模块，其特征在于：所述控制模块(1)通过控制中间接触器(10)来控制所述第二可控开关(8)。

10.根据权利要求1所述的油田抽油机驱动供电模块，其特征在于：所述电压采集模块(5)包括设置在所述控制模块(1)与输入端(2)之间的第一电压采集模块(501)；所述输入端(2)为三相输入端(2)；所述第一电压采集模块(501)包括第一电压传感器(5011)与第二电压传感器(5012)，且分别采集任意两组三相电线电压；所述电压采集模块(5)包括设置在所述控制模块(1)与输出端(3)之间的第二电压采集模块(502)；所述第二电压采集模块(502)包括第三电压传感器(5021)，所述第三电压传感器(5021)采集所述输出端(3)电压。

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