CN216699883U - 一种潜油直驱永磁同步电机控制柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油田无杆采油装备技术领域，公开了一种潜油直驱永磁同步电机控制柜，包括升压主回路、驱动器回路以及控制系统供电回路，升压主回路的输入端与三相AC660V电源连接，升压主回路的第一输出端与驱动器回路的输入端连接，驱动器回路的输出端与永磁同步电机连接，升压主回路的第二输出端与控制系统供电回路的输入端连接，控制系统供电回路的输出端连接至终端设备。本实用新型的潜油直驱永磁同步电机控制柜，能够解决永磁同步电机带有较长动力电缆带负载启动困难和电机功率下降的问题，同时消除了变频器输出PWM脉冲电压谐波导致电机和电缆绝缘损坏的难题，极大提高了潜油直驱永磁同步电机采油系统运行的安全和稳定性。

Description

一种潜油直驱永磁同步电机控制柜

技术领域

本实用新型涉及油田无杆采油装备技术领域，特别涉及一种潜油直驱永磁同步电机控制柜。

背景技术

随着定向钻井技术的发展和环境保护的需求，无杆采油技术在油气开采领域的应用越来越广泛，以潜油直驱永磁同步电机为代表的无杆采油技术有着效率高、能耗低、检修时间短等优势，近年来得到了各大油田的认可和推广。但由于此技术需要将永磁同步电机下放到地下油层中，将导致地面驱动器到电机之间有1～2千米的距离，使用长电缆连接后，长电缆压降增大，到电机端电压降低，导致电机功率下降和带负载启动困难，同时变频器输出PWM 脉冲波，经过长电缆形成反射波，Dv/Dt尖峰电压导致电机和电缆绝缘损坏。传统的方法无法同时解决这两种问题，因此急需提供一种解决方案，以提高潜油直驱永磁同步电机采油系统运行的安全和稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在克服现有技术的缺陷，提供一种潜油直驱永磁同步电机控制柜，能够解决永磁同步电机带有较长动力电缆带负载启动困难和电机功率下降的问题，同时消除了变频器输出PWM脉冲电压谐波导致电机和电缆绝缘损坏的难题，极大提高了潜油直驱永磁同步电机采油系统运行的安全和稳定性。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种潜油直驱永磁同步电机控制柜，包括升压主回路、驱动器回路以及控制系统供电回路，所述升压主回路的输入端与三相AC660V电源连接，所述升压主回路的输入端设置有总断路开关QS0和熔断器，所述升压主回路的第一输出端与所述驱动器回路的输入端连接，所述驱动器回路的输出端与永磁同步电机连接，所述升压主回路的第二输出端与所述控制系统供电回路的输入端连接，所述控制系统供电回路的输出端连接至终端设备。

通过采用上述技术方案，系统主电源采用三相AC660V，中性点不接地，通过将AC380V 升压到三相AC660V，提升了电机功率上限，增强了无杆采油装备的电机功率和输出扭矩，大大提升了采油效率和排量，QS0为系统总断路开关，用于控制整个电机控制柜的启停，熔断器的设置，对电路运行起到保护作用，提升机组的安全性和使用寿命。

本实用新型的进一步设置为：所述升压主回路上设置有电源检测仪，所述电源检测仪用于检测所述升压主回路上的电流、电压以及耗电量。

通过采用上述技术方案，电源检测仪的设置，可以对系统总线上的电流、电压以及耗电量进行采集、监测，确保机组运行的安全性和稳定性。

本实用新型的进一步设置为：所述驱动器回路包括变频器和滤波装置，所述变频器的进线端与所述升压主回路的第一输出端连接，所述变频器的出线端与所述滤波装置的输入端连接，所述滤波装置的输出端与所述永磁同步电机连接，所述滤波装置为多路电抗滤波器。

通过采用上述技术方案，变频器采用AC660V系列，通过在输出端设置滤波装置，使用多路电抗滤波器对长电缆的反射波进行处理，缓解电缆反射波和漏电流，使得电压和电流更平稳，解决Dv/Dt尖峰电压损坏电机、电缆绝缘问题，使系统稳定运行。

本实用新型的进一步设置为：所述控制系统供电回路包括变压器、第一常压电路和第二常压电路，所述变压器的输入端通过第一开关QS1与所述升压主回路的第二输出端连接，所述变压器的输出端分别与所述第一常压电路和所述第二常压电路连接，所述变压器用于将 AC660V变换为AC220V，所述第一常压电路和所述第二常压电路用于连接终端设备。

通过采用上述技术方案，第一开关QS1为控制系统供电回路的总控制开关，可以对控制系统供电回路进行控制，通过设置变压器，将AC660V变换为两路AC220V的常压电路，对终端设备进行供电，确保终端设备正常运行。

本实用新型的进一步设置为：所述第一常压电路连接有散热风扇和加热除湿模块，所述散热风扇通过第二开关QS2、第一接触器KM1以及第一热继电器FR1与所述第一常压电路连接，所述加热除湿模块通过第三开关QS3、第二接触器KM2以及第二热继电器FR2与所述第一常压电路连接。

通过采用上述技术方案，散热风扇和加热除湿模块的设置，使得电机控制柜工作环境的温湿度始终在合适范围内，确保电机控制柜运行稳定性，第一接触器KM1和第二接触器KM2 用以接通和分断负载，其分别与第一热继电器FR1和第二热继电器FR2组合使用，形成过载保护，对散热风扇和加热除湿模块起到保护作用。

本实用新型的进一步设置为：所述第一常压电路还连接有备用插座，所述备用插座通过第四开关QS4与所述第一常压电路连接。

通过采用上述技术方案，控制柜预留有AC220V备用插座，可以供现场临时使用，第二开关QS2、第三开关QS3以及第四开关QS4的设置，使得控制柜的每一支路都有单独的断路器，便于分别对每个支路进行独立控制，互不影响。

本实用新型的进一步设置为：所述第二常压电路连接有触摸屏，所述触摸屏通过开关电源与所述第二常压电路连接。

通过采用上述技术方案，触摸屏的设置，便于进行相应的操作和设置系统参数，同时可以便捷查看系统相关运行状态和数据信息，开关电源的设置，使得触摸屏的通断可以进行单独控制。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的潜油直驱永磁同步电机控制柜通过将AC380V 升压到三相AC660V，提升了电机功率上限，增强了无杆采油装备的电机功率和输出扭矩，大大提升了采油效率和排量，通过设置电源检测仪对系统总线上的电流、电压以及耗电量进行采集监测，确保机组运行的安全性和稳定性；使用多路电抗滤波器对长电缆的反射波进行处理，缓解电缆反射波和漏电流，使得电压和电流更平稳，解决Dv/Dt尖峰电压损坏电机、电缆绝缘问题，使系统稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型一种潜油直驱永磁同步电机控制柜的模块连接示意图；

图2是本实用新型一种潜油直驱永磁同步电机控制柜的电路结构示意图；

图3是本实用新型一种潜油直驱永磁同步电机控制柜的第一常压电路连接结构示意图。

图中，1、升压主回路，11、输入端，12、第一输出端，13、第二输出端；2、驱动器回路，21、变频器，22、滤波装置；3、控制系统供电回路，31、变压器，32、第一常压电路， 33、第二常压电路；4、电源检测仪；5、散热风扇；6、加热除湿模块；7、备用插座；8、触摸屏；9、开关电源；100、AC660V电源；200、永磁同步电机。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，一种潜油直驱永磁同步电机200控制柜，包括升压主回路1、驱动器回路2以及控制系统供电回路3，升压主回路1的输入端11与三相AC660V电源100连接，升压主回路1的输入端11设置有总断路开关QS0和熔断器，升压主回路1的第一输出端12与驱动器回路2的输入端11连接，驱动器回路2的输出端与永磁同步电机200连接，升压主回路1的第二输出端13与控制系统供电回路3的输入端11连接，控制系统供电回路3的输出端连接至终端设备。系统主电源采用三相AC660V，中性点不接地，通过将AC380V升压到三相AC660V，提升了电机功率上限，增强了无杆采油装备的电机功率和输出扭矩，大大提升了采油效率和排量，QS0为系统总断路开关，用于控制整个电机控制柜的启停，熔断器的设置，对电路运行起到保护作用，提升机组的安全性和使用寿命。

参见图2，升压主回路1上设置有电源检测仪4，电源检测仪4用于检测升压主回路1上的电流、电压以及耗电量，电源检测仪4的设置，可以对系统总线上的电流、电压以及耗电量进行采集、监测，确保机组运行的安全性和稳定性。驱动器回路2包括变频器21和滤波装置22，变频器21的进线端与升压主回路1的第一输出端12连接，变频器21的出线端与滤波装置22的输入端11连接，滤波装置22的输出端与永磁同步电机200连接，滤波装置22为多路电抗滤波器。变频器21采用AC660V系列，通过在输出端设置滤波装置22，使用多路电抗滤波器对长电缆的反射波进行处理，缓解电缆反射波和漏电流，使得电压和电流更平稳，解决Dv/Dt尖峰电压损坏电机、电缆绝缘问题，使系统稳定运行。

具体的，控制系统供电回路3包括变压器31、第一常压电路32和第二常压电路33，变压器 31的输入端11通过第一开关QS1与升压主回路1的第二输出端13连接，变压器31的输出端分别与第一常压电路32和第二常压电路33连接，变压器31用于将AC660V变换为AC220V，第一常压电路32和第二常压电路33用于连接终端设备，第一开关QS1为控制系统供电回路3的总控制开关，可以对控制系统供电回路3进行控制，通过设置变压器31，将AC660V变换为两路 AC220V的常压电路，对终端设备进行供电，确保终端设备正常运行。

参见图3，第一常压电路32连接有散热风扇5和加热除湿模块6，散热风扇5通过第二开关 QS2、第一接触器KM1以及第一热继电器FR1与第一常压电路32连接，加热除湿模块6通过第三开关QS3、第二接触器KM2以及第二热继电器FR2与第一常压电路32连接，散热风扇5和加热除湿模块6的设置，使得电机控制柜工作环境的温湿度始终在合适范围内，确保电机控制柜运行稳定性，第一接触器KM1和第二接触器KM2用以接通和分断负载，其分别与第一热继电器FR1和第二热继电器FR2组合使用，形成过载保护，对散热风扇5和加热除湿模块6起到保护作用。第一常压电路32还连接有备用插座7，备用插座7通过第四开关QS4与第一常压电路32 连接，控制柜预留有AC220V备用插座7，可以供现场临时使用，第二开关QS2、第三开关QS3 以及第四开关QS4的设置，使得控制柜的每一支路都有单独的断路器，便于分别对每个支路进行独立控制，互不影响。

参见图2，第二常压电路33连接有触摸屏8，触摸屏8通过开关电源9与第二常压电路33连接，触摸屏8的设置，便于进行相应的操作和设置系统参数，同时可以便捷查看系统相关运行状态和数据信息，开关电源9的设置，使得触摸屏8的通断可以进行单独控制。

Claims (7)

1.一种潜油直驱永磁同步电机控制柜，其特征在于：包括升压主回路(1)、驱动器回路(2)以及控制系统供电回路(3)，所述升压主回路(1)的输入端(11)与三相AC660V电源(100)连接，所述升压主回路(1)的输入端(11)设置有总断路开关QS0和熔断器，所述升压主回路(1)的第一输出端(12)与所述驱动器回路(2)的输入端连接，所述驱动器回路(2)的输出端与永磁同步电机(200)连接，所述升压主回路(1)的第二输出端(13)与所述控制系统供电回路(3)的输入端连接，所述控制系统供电回路(3)的输出端连接至终端设备。

2.根据权利要求1所述的潜油直驱永磁同步电机控制柜，其特征在于：所述升压主回路(1)上设置有电源检测仪(4)，所述电源检测仪(4)用于检测所述升压主回路(1)上的电流、电压以及耗电量。

3.根据权利要求1所述的潜油直驱永磁同步电机控制柜，其特征在于：所述驱动器回路(2)包括变频器(21)和滤波装置(22)，所述变频器(21)的进线端与所述升压主回路(1)的第一输出端(12)连接，所述变频器(21)的出线端与所述滤波装置(22)的输入端(11)连接，所述滤波装置(22)的输出端与所述永磁同步电机(200)连接，所述滤波装置(22)为多路电抗滤波器。

4.根据权利要求1所述的潜油直驱永磁同步电机控制柜，其特征在于：所述控制系统供电回路(3)包括变压器(31)、第一常压电路(32)和第二常压电路(33)，所述变压器(31)的输入端(11)通过第一开关QS1与所述升压主回路(1)的第二输出端(13)连接，所述变压器(31)的输出端分别与所述第一常压电路(32)和所述第二常压电路(33)连接，所述变压器(31)用于将AC660V变换为AC220V，所述第一常压电路(32)和所述第二常压电路(33)用于连接终端设备。

5.根据权利要求4所述的潜油直驱永磁同步电机控制柜，其特征在于：所述第一常压电路(32)连接有散热风扇(5)和加热除湿模块(6)，所述散热风扇(5)通过第二开关QS2、第一接触器KM1以及第一热继电器FR1与所述第一常压电路(32)连接，所述加热除湿模块(6)通过第三开关QS3、第二接触器KM2以及第二热继电器FR2与所述第一常压电路(32)连接。

6.根据权利要求4所述的潜油直驱永磁同步电机控制柜，其特征在于：所述第一常压电路(32)还连接有备用插座(7)，所述备用插座(7)通过第四开关QS4与所述第一常压电路(32)连接。

7.根据权利要求4所述的潜油直驱永磁同步电机控制柜，其特征在于：所述第二常压电路(33)连接有触摸屏(8)，所述触摸屏(8)通过开关电源(9)与所述第二常压电路(33)连接。

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