RU132646U1

RU132646U1 - ELECTRIC MOTOR CONTROL STATION

Info

Publication number: RU132646U1
Application number: RU2013113129/07U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Свидерский; Сергей Фёдорович Горланов
Original assignee: Сергей Владимирович Свидерский; Сергей Фёдорович Горланов
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2013-09-20

Abstract

1. Станция управления погружным электродвигателем, содержащая последовательно соединенные по силовым цепям выпрямитель с фильтром звена постоянного тока, инвертор и выходной фильтр, а также блок датчиков тока и контроллер, причем входы выпрямителя подключены к силовым входам станции управления, отличающаяся тем, что к трем с фазным силовым входам станции управления присоединен своими входами главных контактов с первого по третий первый электромагнитный контактор, выходы которых с первого по третий соединены с фазными силовыми выходами станции управления, информационные входы контроллера с первого по третий подключены к трем фазным силовым входам станции управления, информационные входы контроллера с четвертого по шестой присоединены к выходам с первого по третий выходного фильтра, информационные входы контроллера с седьмого по девятый присоединены к выходам с первого по третий блока датчиков тока, при этом блок датчиков тока может содержать два или три датчика тока, через датчики тока проходят силовые фазные проводники, соединяющие фазные силовые выходы станции управления с первого по третий с выходами главных контактов с первого по третий второго электромагнитного контактора, входами главных контактов с первого по третий подключенного к выходам выходного фильтра, с первого по третий соответственно, управляющие выходы контроллера с первого по седьмой подключены к соответствующим с первого по седьмой входам инвертора, управляющие выходы контроллера восьмой и девятый присоединены к соответствующим первому и второму входам блока управления электромагнитными контакторами, выходами первым и втор1. The control station of the submersible motor, comprising a rectifier connected in series with the power circuits with a DC link filter, an inverter and an output filter, as well as a current sensor unit and a controller, the rectifier inputs being connected to the power inputs of the control station, characterized in that by three the phase power inputs of the control station are connected by its inputs of the main contacts from the first to the third first electromagnetic contactor, the outputs of which from first to third are connected to the phase power outputs control stations, information inputs of the controller from the first to third are connected to the three phase power inputs of the control station, information inputs of the controller from the fourth to sixth are connected to the outputs from the first to third output filter, information inputs of the controller from the seventh to ninth are connected to the outputs from the first to third block of current sensors, while the block of current sensors can contain two or three current sensors, phase current conductors passing through the current sensors connecting the phase power outputs of the unit first to third equalities with the outputs of the main contacts from the first to the third of the second electromagnetic contactor, the inputs of the main contacts from the first to the third of the output filter connected to the outputs, from the first to the third, respectively, the control outputs of the controller from the first to the seventh are connected to the corresponding from the first to the seventh the inverter inputs, the control outputs of the controller the eighth and ninth are connected to the corresponding first and second inputs of the control unit of electromagnetic contactors, the outputs of the first and second

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использовано в системах управления погружными электродвигателями, применяемых при нефтедобыче, а также в других областях народного хозяйства.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in control systems for submersible electric motors used in oil production, as well as in other areas of the national economy.

Известно устройство для плавного пуска асинхронного трехфазного электродвигателя [Патент на полезную модель №18027, U1, RU, МПК Н02Р 1/26, приоритет от 14.02.2001 г.], содержащее блок тиристорных коммутаторов фазных напряжений, фазные выходы которого подключены к входу асинхронного трехфазного электродвигателя, фазные входы - к соответствующим фазам сети питания, контроллер, предназначенный для осуществления плавного пуска асинхронного трехфазного электродвигателя путем подачи сигналов управления на управляющие электроды тиристоров блока тиристорных коммутаторов фазных напряжений, в котором контроллер также предназначен для формирования сигнала на включение контактора на станции управления и защиты насосной установки, короткозамыкающие контакты которого подключены параллельно блоку тиристорных коммутаторов фазных напряжений между его соответствующими фазными входами и фазными выходами, первый вход контроллера предназначен для приема сигнала команды "Пуск-С".A device for smooth starting an asynchronous three-phase electric motor [Utility Model Patent No. 18027, U1, RU, IPC Н02Р 1/26, priority dated February 14, 2001], comprising a block of thyristor phase voltage switches, the phase outputs of which are connected to the input of an asynchronous three-phase electric motor, phase inputs - to the corresponding phases of the power supply network, a controller designed for smooth start-up of an asynchronous three-phase electric motor by supplying control signals to the control electrodes of the thyristors of the thyristor unit phase voltage switch, in which the controller is also designed to generate a signal to turn on the contactor at the control and protection station of the pump installation, the short-circuit contacts of which are connected in parallel with the thyristor phase voltage switch block between its corresponding phase inputs and phase outputs, the first input of the controller is designed to receive a signal Start-S teams.

Структура данного устройства обеспечивает возможность плавного запуска погружного электродвигателя без значительного увеличения пусковых токов, что повышает надежность системы управления в целом.The structure of this device provides the ability to smoothly start the submersible motor without a significant increase in starting currents, which increases the reliability of the control system as a whole.

Однако в указанном устройстве имеется недостаток, связанный с невозможностью частотного управления и реверса асинхронного электродвигателя.However, in the specified device there is a disadvantage associated with the impossibility of frequency control and reverse of the induction motor.

Наиболее близким техническим решением является универсальная станция управления погружным электродвигателем [Патент №2430273 С1 RU, МПК F04D 13/10, F04D 15/00, приоритет от 15.09.2011 г.], содержащая микропроцессорный вычислитель, преобразователь частоты, состоящий из последовательно соединенных выпрямителя, фильтра звена постоянного тока, инвертора и выходного фильтра, формирователя сигналов управления ключами, входы которого подключены к выходу микропроцессорного вычислителя, первый блок датчиков тока и контроллер, выход которого подключен к входу задания частоты микропроцессорного вычислителя, причем вход выпрямителя подключен к силовому входу станции управления, выходной фильтр и второй блок датчиков тока, причем выход инвертора подключен через первый блок датчиков тока к входу выходного фильтра, выход которого через второй блок датчиков тока подключен к выходу станции управления, а информационный выход первого блока датчиков тока подключен к первому информационному входу микропроцессорного вычислителя, причем информационный выход второго блока датчиков тока подключен ко второму информационному входу микропроцессорного вычислителя.The closest technical solution is a universal submersible motor control station [Patent No. 2430273 C1 RU, IPC F04D 13/10, F04D 15/00, priority dated September 15, 2011], comprising a microprocessor computer, a frequency converter, consisting of a rectifier connected in series, a DC link filter, an inverter and an output filter, a key control signal driver, whose inputs are connected to the output of a microprocessor computer, the first block of current sensors and a controller, the output of which is connected to the input frequency of the microprocessor computer, the input of the rectifier connected to the power input of the control station, the output filter and the second block of current sensors, the output of the inverter connected through the first block of current sensors to the input of the output filter, the output of which through the second block of current sensors is connected to the output of the control station, and the information output of the first block of current sensors is connected to the first information input of the microprocessor computer, and the information output of the second block of current sensors is connected to rum data input of microprocessor calculator.

Указанная станции управления за счет выходного фильтра уменьшает уровень коэффициента гармоник выходного тока и напряжения, обеспечивает возможность плавного пуска и частотного управления асинхронным двигателем.The specified control station due to the output filter reduces the level of the harmonic coefficient of the output current and voltage, provides the ability to smooth start and frequency control of an induction motor.

Недостатками указанной станции управления при длительном режиме эксплуатации на номинальной частоте являются: довольно высокий - до 5%, коэффициент гармоник выходного тока и напряжения, что уменьшает надежность работы погружного электродвигателя, повышающего трансформатора, погружного кабеля и системы управления в целом, а также довольно низкий коэффициент полезного действия - до 95%, обусловленный потерями в инверторе и в выходном фильтре.The disadvantages of this control station during long-term operation at the nominal frequency are: quite high - up to 5%, the harmonic coefficient of the output current and voltage, which reduces the reliability of the submersible motor, step-up transformer, immersion cable and the control system as a whole, as well as a rather low coefficient efficiency - up to 95%, due to losses in the inverter and in the output filter.

Технический результат, получаемый при осуществлении полезной модели, выражается в повышении надежности погружного электродвигателя, повышающего трансформатора, погружного кабеля и системы управления в целом при длительном режиме эксплуатации на номинальной частоте и в повышении коэффициента полезного действия за счет подключения между соответствующими фазными силовыми входами и выходами станции управления первого электромагнитного контактора и второго электромагнитного контактора, отключающего канал преобразователя напряжения, содержащего последовательно соединенные выпрямитель, фильтр звена постоянного тока, инвертор и выходной фильтр, от силовых выходов станции управления.The technical result obtained by the implementation of the utility model is expressed in increasing the reliability of the submersible electric motor, step-up transformer, immersion cable and the control system as a whole during long-term operation at the rated frequency and in increasing the efficiency due to the connection between the corresponding phase power inputs and outputs of the station control the first electromagnetic contactor and the second electromagnetic contactor disconnecting the channel of the voltage Converter containing a rectifier, a DC link filter, an inverter and an output filter connected in series from the power outputs of the control station.

Указанный технический результат достигается тем, что в станции управления погружным электродвигателем, содержащей последовательно соединенные по силовым цепям выпрямитель с фильтром звена постоянного тока, инвертор и выходной фильтр, а также блок датчиков тока и контроллер, причем входы выпрямителя подключены к силовым входам станции управления, к трем с фазным силовым входам станции управления присоединен своими входами главных контактов с первого по третий первый электромагнитный контактор, выходы которых с первого по третий соединены с фазными силовыми выходами станции управления, информационные входы контроллера с первого по третий подключены к трем фазным силовым входам станции управления, информационные входы контроллера с четвертого по шестой присоединены к выходам с первого по третий выходного фильтра, информационные входы контроллера с седьмого по девятый присоединены к выходам с первого по третий блока датчиков тока, при этом блок датчиков тока может содержать два или три датчика тока, через датчики тока проходят силовые фазные проводники, соединяющие фазные силовые выходы станции управления с первого по третий с выходами главных контактов с первого по третий второго электромагнитного контактора, входами главных контактов с первого по третий подключенного к выходам выходного фильтра, с первого по третий, соответственно, управляющие выходы контроллера с первого по седьмой подключены к соответствующим с первого по седьмой входам инвертора, управляющие выходы контроллера восьмой и девятый присоединены к соответствующим первому и второму входам блока управления электромагнитными контакторами, выходами первым и вторым подключенного соответственно к катушкам первого и второго электромагнитных контакторов.The specified technical result is achieved by the fact that in the submersible motor control station, comprising a rectifier with a DC link filter, an inverter and an output filter, as well as a current sensor block and a controller, the rectifier inputs are connected to the power inputs of the control station three with the phase power inputs of the control station is connected by its inputs of the main contacts from the first to the third first electromagnetic contactor, the outputs of which are from the first to the third They are connected with the phase power outputs of the control station, the information inputs of the controller from the first to the third are connected to the three phase power inputs of the control station, the information inputs of the controller from the fourth to six are connected to the outputs from the first to third output filters, the information inputs of the controller from the seventh to the ninth are connected to the outputs from the first to the third block of current sensors, while the current sensor block may contain two or three current sensors, power phase conductors connecting the current sensors the main outputs of the control station from the first to the third with the outputs of the main contacts from the first to the third of the second electromagnetic contactor, the inputs of the main contacts from the first to the third of the output filter connected to the outputs, from the first to the third, respectively, the control outputs of the controller from the first to the seventh are connected to corresponding to the first through seventh inputs of the inverter, the control outputs of the controller the eighth and ninth are connected to the corresponding first and second inputs of the electromagnetic control unit actors, first and second outputs respectively connected to the coils of the first and second electromagnetic contactors.

Станция управления погружным электродвигателем, также может содержать третий реверсивный электромагнитный контактор, присоединенный входами главных контактов с первого по третий к силовым входам станции управления, а выходами главных контактов с первого по третий подключенный к фазным силовым выходам станции управления, таким образом, что порядок чередования двух фаз на выходах и на входах его главных контактов не совпадает с первым электромагнитным контактором, десятый управляющий выход контроллера соединен с третьим входом блока управления электромагнитными контакторами, третьим выходом подключенного к катушке третьего электромагнитного контактора.The submersible motor control station may also contain a third reversing electromagnetic contactor connected to the first to third inputs of the main contacts to the power inputs of the control station, and the main contacts from first to third outputs connected to the phase power outputs of the control station, so that the alternation order of the two the phases at the outputs and at the inputs of its main contacts do not coincide with the first electromagnetic contactor, the tenth control output of the controller is connected to the third input of the unit Board electromagnetic contactor, a third output connected to the third coil of the electromagnetic contactor.

Выполнение станции управления погружным электродвигателем, содержащей последовательно соединенные по силовым цепям выпрямитель с фильтром звена постоянного тока, инвертор и выходной фильтр, а также блок датчиков тока и контроллер, причем входы выпрямителя подключены к силовым входам станции управления, к трем с фазным силовым входам станции управления присоединен своими входами главных контактов с первого по третий первый электромагнитный контактор, выходы которых с первого по третий соединены с фазными силовыми выходами станции управления, информационные входы контроллера с первого по третий подключены к трем фазным силовым входам станции управления, информационные входы контроллера с четвертого по шестой присоединены к выходам с первого по третий выходного фильтра, информационные входы контроллера с седьмого по девятый присоединены к выходам с первого по третий блока датчиков тока, при этом блок датчиков тока может содержать два или три датчика тока, через датчики тока проходят силовые фазные проводники, соединяющие фазные силовые выходы станции управления с первого по третий с выходами главных контактов с первого по третий второго электромагнитного контактора, входами главных контактов с первого по третий подключенного к выходам выходного фильтра, с первого по третий, соответственно, управляющие выходы контроллера с первого по седьмой подключены к соответствующим с первого по седьмой входам инвертора, управляющие выходы контроллера восьмой и девятый присоединены к соответствующим первому и второму входам блока управления электромагнитными контакторами, выходами первым и вторым подключенного соответственно к катушкам первого и второго электромагнитных контакторов, при длительном режиме эксплуатации на номинальной частоте повышает надежность погружного электродвигателя, повышающего трансформатора, погружного кабеля и системы управления в целом и повышает коэффициент полезного действия станции управления за счет отключения преобразователя напряжения и соединения через главные контакты второго электромагнитного контактора фазных силовых входов с выходами станции управления.The implementation of the control station of the submersible motor, containing a rectifier connected in series with power circuits with a DC link filter, an inverter and an output filter, as well as a current sensor unit and a controller, the rectifier inputs being connected to the power inputs of the control station, to three phase power inputs of the control station connected by its inputs of the main contacts from the first to the third first electromagnetic contactor, the outputs of which from first to third are connected to the phase power outputs of the unit alarm, information inputs of the controller from the first to third are connected to the three phase power inputs of the control station, information inputs of the controller from the fourth to sixth are connected to the outputs from the first to third output filter, information inputs of the controller from the seventh to the ninth are connected to the outputs from the first to third block current sensors, while the current sensor block may contain two or three current sensors, power phase conductors passing through the current sensors connecting the phase power outputs of the control station with first through third with the outputs of the main contacts from the first to the third of the second electromagnetic contactor, the inputs of the main contacts from the first to the third of the output filter connected to the outputs, from the first to the third, respectively, the control outputs of the controller from the first to the seventh are connected to the corresponding from the first to the seventh inputs inverters, the control outputs of the controller the eighth and ninth are connected to the corresponding first and second inputs of the control unit of electromagnetic contactors, the outputs of the first and second connection respectively to the coils of the first and second electromagnetic contactors, during continuous operation at the rated frequency, it increases the reliability of the submersible motor, step-up transformer, immersion cable and the control system as a whole and increases the efficiency of the control station by disconnecting the voltage converter and connecting through the main contacts of the second electromagnetic contactor of the phase power inputs with the outputs of the control station.

Расширение функциональных возможностей в станции управления может достигаться также за счет того, что станция управления погружным электродвигателем, также может содержать третий реверсивный электромагнитный контактор, присоединенный входами главных контактов с первого по третий к силовым входам станции управления, а выходами главных контактов с первого по третий подключенный к фазным силовым выходам станции управления, таким образом, что порядок чередования двух фаз на выходах и на входах его главных контактов не совпадает с первым электромагнитным контактором, десятый управляющий выход контроллера соединен с третьим входом блока управления электромагнитными контакторами, третьим выходом подключенного к катушке третьего электромагнитного контактора.The expansion of functionality in the control station can also be achieved due to the fact that the control station of the submersible motor may also contain a third reversing electromagnetic contactor connected to the inputs of the main contacts from the first to third to the power inputs of the control station, and the outputs of the main contacts from the first to third connected to the phase power outputs of the control station, so that the alternation order of the two phases at the outputs and at the inputs of its main contacts does not coincide with the first electromagnetic contactor, the tenth control output of the controller is connected to the third input of the control unit of electromagnetic contactors, the third output connected to the coil of the third electromagnetic contactor.

На Фиг.1 приведена схема электрическая структурная станции управления погружным электродвигателем с двумя контакторами.Figure 1 shows a diagram of an electrical structural station control submersible motor with two contactors.

На Фиг.2 приведена схема электрическая структурная станции управления погружным электродвигателем с тремя контакторами.Figure 2 shows a diagram of the electrical structural station control submersible motor with three contactors.

На Фиг.3 приведена схема электрическая принципиальная инвертора.Figure 3 shows a diagram of an electrical circuit inverter.

На Фиг.4 приведена схема электрическая принципиальная выходного фильтра.Figure 4 shows the circuit diagram of the electrical circuit of the output filter.

Станция управления погружным электродвигателем содержит (см. Фиг.1) последовательно соединенные по силовым цепям выпрямитель 1 с фильтром звена постоянного тока 2, инвертор 3 и выходной фильтр 4, а также блок датчиков тока 5 и контроллер 6, первый 7, второй 8 электромагнитные контакторы и блок управления электромагнитными контакторами 9.The submersible motor control station contains (see Fig. 1) a rectifier 1 connected in series with power circuits with a DC link filter 2, an inverter 3 and an output filter 4, as well as a current sensor block 5 and a controller 6, the first 7, the second 8 electromagnetic contactors and a control unit for electromagnetic contactors 9.

Входы выпрямителя 1 с первого по третий подключены к силовым входам (А, В, С) станции управления, первый и второй выходы выпрямителя 1 соединены с первым и вторым входами фильтра звена постоянного тока 2, соответственно. Первый и второй выходы фильтра звена постоянного тока 2 присоединены к восьмому (DC+) и девятому (DC-) силовым входам инвертора 3. С первого по третий выходы (U1, V1, W1) инвертора 3 соединены с соответствующими с первого по третий входами выходного фильтра 4.The inputs of the rectifier 1 from the first to the third are connected to the power inputs (A, B, C) of the control station, the first and second outputs of the rectifier 1 are connected to the first and second inputs of the filter of the DC link 2, respectively. The first and second outputs of the filter of the DC link 2 are connected to the eighth (DC +) and ninth (DC-) power inputs of the inverter 3. From the first to third outputs (U1, V1, W1) of the inverter 3 are connected to the corresponding from the first to third inputs of the output filter four.

К трем с фазным силовым входам (А, В, С) станции управления также присоединен своими входами главных контактов с первого по третий первый электромагнитный контактор 7, выходы которых с первого по третий соединены с фазными силовыми выходами станции управления (U, V, W).The control station is also connected to the three main phase inputs (A, B, C) by its inputs of the main contacts from the first to the third first electromagnetic contactor 7, the outputs of which are connected from the first to the third to the phase power outputs of the control station (U, V, W) .

Информационные входы контроллера 6 с первого по третий подключены к трем фазным силовым входам (А, В, С) станции управления, информационные входы контроллера 6 с четвертого по шестой присоединены к выходам с первого по третий (U2, V2, W2) выходного фильтра 4. Информационные входы контроллера 6 с седьмого по девятый присоединены к выходам с первого по третий блока датчиков тока 5, при этом блок датчиков тока 5 может содержать два или три датчика тока. Через датчики тока проходят силовые фазные проводники, соединяющие фазные силовые выходы станции управления (U, V, W) с первого по третий с выходами главных контактов с первого по третий второго электромагнитного контактора 8, входами главных контактов с первого по третий подключенного к выходам выходного фильтра 4, с первого по третий, соответственно. Управляющие выходы контроллера 6 с первого по седьмой подключены к соответствующим с первого по седьмой входам инвертора 3. Управляющие выходы контроллера 6 восьмой и девятый присоединены к соответствующим первому и второму входам блока управления электромагнитными контакторами 9, выходами первым и вторым подключенного соответственно к катушкам 1 первого 7 и второго 8 электромагнитных контакторов.The information inputs of the controller 6 from the first to the third are connected to the three phase power inputs (A, B, C) of the control station, the information inputs of the controller 6 from the fourth to the sixth are connected to the outputs from the first to the third (U2, V2, W2) of the output filter 4. The information inputs of the controller 6 from the seventh to the ninth are connected to the outputs from the first to the third block of current sensors 5, while the block of current sensors 5 may contain two or three current sensors. Power phase conductors passing through the current sensors connecting the phase power outputs of the control station (U, V, W) from the first to the third with the outputs of the main contacts from the first to the third of the second electromagnetic contactor 8, the inputs of the main contacts from the first to the third output filter connected to the outputs 4, from first to third, respectively. The control outputs of the controller 6 from the first to the seventh are connected to the corresponding from the first to the seventh inputs of the inverter 3. The control outputs of the controller 6 of the eighth and ninth are connected to the corresponding first and second inputs of the control unit of the electromagnetic contactors 9, the outputs of the first and second respectively connected to coils 1 of the first 7 and second 8 electromagnetic contactors.

Станция управления погружным электродвигателем может содержать третий реверсивный электромагнитный контактор 10 (см. фиг.2), присоединенный входами главных контактов с первого по третий к силовым входам (А, В, С) станции управления, а выходами главных контактов с первого по третий подключенный к фазным силовым выходам станции управления (U, V, W), таким образом, что порядок чередования двух фаз на выходах и на входах его главных контактов не совпадает с первым контактором, а именно, выход первого главного контакта контактора 10 соединен с выходом третьего главного контакта контактора 7, а выход третьего главного контакта контактора 10 соединен с выходом первого главного контакта контактора 7. При этом десятый управляющий выход контроллера 6 соединен с третьим входом блока управления контакторами 9, третьим выходом подключенного к катушке 1 третьего электромагнитного контактора 10.The submersible motor control station may comprise a third reversible electromagnetic contactor 10 (see FIG. 2) connected by inputs of the main contacts from the first to third to the power inputs (A, B, C) of the control station, and the outputs of the main contacts from the first to third connected to phase power outputs of the control station (U, V, W), so that the alternation of the two phases at the outputs and at the inputs of its main contacts does not coincide with the first contactor, namely, the output of the first main contact of the contactor 10 is connected to the output a third main contact of the contactor 7, and the output of the third main contact of the contactor 10 is connected to the output of the first main contact of the contactor 7. In this tenth control output of the controller 6 is connected to the third input of contactor control unit 9, a third output connected to the coil 1 of the third electromagnetic contactor 10.

Заявляемое техническое решение станции управления погружным электродвигателем может быть изготовлено в условиях серийного производства с использованием стандартного оборудования и стандартных технологий.The claimed technical solution of the submersible motor control station can be manufactured in mass production using standard equipment and standard technologies.

Станция управления погружным электродвигателем может быть выполнена на стандартных элементах, включенных в соответствии со стандартными схемами подключения, которые приведены в технической документации.The submersible motor control station can be made on standard elements included in accordance with the standard wiring diagrams that are given in the technical documentation.

Выпрямитель 1 предназначен для выпрямления сетевого напряжения. Фильтр звена постоянного тока 2 предназначен для фильтрации выпрямленного выпрямителем 1 напряжения. Инвертор 3 предназначен для широтно-импульсного преобразования напряжения, выпрямленного выпрямителем 1, в трехфазную последовательность импульсов положительной и отрицательной полярности образующих на нагрузке - погружном электродвигателе, синусоидальный ток. Выходной фильтр 4 предназначен для подавления высших гармоник тока и напряжения с выхода инвертора 3. Блок датчиков тока 5 предназначен для выработки информационных сигналов, поступающих на входы 7…9 контроллера 6, пропорциональных токам на выходе станции управления. Контроллер 6 предназначен для преобразования напряжений и токов, поступающих на его управляющие входы с первого по девятый, в управляющие импульсы, поступающие на входы инвертора 3 и блока управления электромагнитными контакторами 9. Первый электромагнитный контактор 7 предназначен для подключения через главные контакты с первого по третий фазным силовых входов (А, В, С) станции управления с тремя фазными силовыми выходами ((U, V, W)) станции управления. Второй электромагнитный контактор 8 предназначен для подключения через главные контакты с первого по третий фазных силовых выходов (U2, V2, W2) преобразователя напряжения содержащего последовательно соединенные выпрямитель 1 с фильтром звена постоянного тока 2, инвертор 3 и выходной фильтр 4 с тремя фазными силовыми выходами ((U, V, W)) станции управления. Третий электромагнитный контактор 10 предназначен для реверса погружного электродвигателя.Rectifier 1 is designed to rectify the mains voltage. The DC link filter 2 is designed to filter the voltage rectified by the rectifier 1. The inverter 3 is designed for pulse-width conversion of the voltage rectified by the rectifier 1 into a three-phase sequence of pulses of positive and negative polarity forming a sinusoidal current at the load - a submersible electric motor. The output filter 4 is designed to suppress higher harmonics of current and voltage from the output of the inverter 3. The current sensor block 5 is designed to generate information signals received at the inputs 7 ... 9 of the controller 6, proportional to the currents at the output of the control station. The controller 6 is designed to convert voltages and currents supplied to its control inputs from the first to the ninth to control pulses supplied to the inputs of the inverter 3 and the control unit of the electromagnetic contactors 9. The first electromagnetic contactor 7 is designed to connect through the main contacts from the first to the third phase power inputs (A, B, C) of the control station with three phase power outputs ((U, V, W)) of the control station. The second electromagnetic contactor 8 is designed to connect through the main contacts from the first to the third phase power outputs (U2, V2, W2) a voltage converter containing a rectifier 1 connected in series with a DC link filter 2, an inverter 3 and an output filter 4 with three phase power outputs ( (U, V, W)) control stations. The third electromagnetic contactor 10 is designed to reverse the submersible motor.

Пример исполнения инвертора 3 приведен на фиг.3. В общем случае инвертор 3 содержит три канала коммутаторов 11…13, выполненных например на IGBT модулях, и драйверов 14…16 обеспечивающих согласование уровней управляющих сигналов на управляющих выводах (1,4) коммутаторов 11…13 и на входах 1…7 инвертора 3. Драйверы 14…16 могут быть использованы как стандартными специализированными для управления конкретным типом IGBT-модуля, поставляемыми заводами поставщиками IGBT-модулей, так и универсальными собственной разработки. Кроме того драйверы 14…16 обеспечивают надежное включение коммутаторов 11…13, исключающее одновременное включение их плеч. Коммутаторы 11…13 обеспечивают подключение напряжений DC+ и DC- (контакты 8 и 9 инвертора 3) в определенной последовательности к выходным клеммам 1…3 соответствующим выходам инвертора 3 (U1, V1, W1).An example of the inverter 3 is shown in Fig.3. In the general case, inverter 3 contains three channels of switches 11 ... 13, made for example on IGBT modules, and drivers 14 ... 16, which provide matching of control signal levels at the control terminals (1,4) of switches 11 ... 13 and at inputs 1 ... 7 of inverter 3. Drivers 14 ... 16 can be used either as standard specialized ones for managing a specific type of IGBT module, supplied by factories suppliers of IGBT modules, or as universal ones of their own design. In addition, drivers 14 ... 16 provide reliable inclusion of switches 11 ... 13, eliminating the simultaneous inclusion of their shoulders. The switches 11 ... 13 provide the connection of DC + and DC- voltages (pins 8 and 9 of the inverter 3) in a certain sequence to the output terminals 1 ... 3 of the corresponding outputs of the inverter 3 (U1, V1, W1).

Пример исполнения выходного фильтра 4 приведен на фиг.4. Выходной фильтр 4 содержит в своем составе три дросселя 17…19 (L1, L2, L3), включенные между входными клеммами 1…3 (U1, V1, W1) и выходными клеммами 1…3 (U2, V2, W2), и три конденсатора 20…22 (C1, C2, С3), подключенные треугольником к выходными клеммами 1…3 выходного фильтра 4. Соотношение индуктивностей дросселей 17…19 и емкостей конденсаторов 20…22 определяется номинальными током и сопротивлением нагрузки станции управления.An example of the output filter 4 is shown in Fig.4. The output filter 4 contains three chokes 17 ... 19 (L1, L2, L3), connected between the input terminals 1 ... 3 (U1, V1, W1) and the output terminals 1 ... 3 (U2, V2, W2), and three capacitors 20 ... 22 (C1, C2, C3) connected in a triangle to the output terminals 1 ... 3 of the output filter 4. The ratio of the inductances of the chokes 17 ... 19 and the capacitances of the capacitors 20 ... 22 is determined by the rated current and load resistance of the control station.

Станция управления погружным электродвигателем работает следующим образом. Поступающее на входные клеммы (А, В, С) станции управления трехфазное напряжение питания (см. Фиг.1, 2) подается на силовые входы 1…3 выпрямителя 1 и на информационные входы 1…3 контроллера 6, который, за счет выработки соответствующих управляющих сигналов, осуществляет синхронизацию выходного и входного трехфазных напряжений. С выходов 1, 2 выпрямителя 1 выпрямленное пульсирующее напряжение подается на входы 1, 2 фильтра звена постоянного тока 2, фильтруется им и поступает на силовые входы 8, 9 инвертора 3.Station control submersible motor operates as follows. The three-phase supply voltage arriving at the input terminals (A, B, C) of the control station (see Fig. 1, 2) is supplied to the power inputs 1 ... 3 of the rectifier 1 and to the information inputs 1 ... 3 of the controller 6, which, due to the development of the corresponding control signals, synchronizes the output and input three-phase voltages. From the outputs 1, 2 of the rectifier 1, the rectified ripple voltage is supplied to the inputs 1, 2 of the filter of the DC link 2, it is filtered by it and fed to the power inputs 8, 9 of the inverter 3.

На информационные входы контроллера 6 с первого по третий подаются фазные напряжения (А, В, С) питания станции управления. На информационные входы контроллера 6 с четвертого по шестой подаются фазные напряжения (U2, V2, W2) с выходов с первого по третий выходного фильтра 4. На информационные входы контроллера 6 с седьмого по девятый с блока датчиков тока 5 подаются аналоговые сигналы пропорциональные фазным токам на выходе выходного фильтра 4. При этом блок датчиков тока 5 может содержать два или три датчика тока, включенных в соответствующиее фазы. В случае использования в блоке датчиков тока двух датчиков тока, недостающие сигналы (амплитудные и фазовые) от третьих фаз вычисляются контроллером 6.The information inputs of the controller 6 from the first to the third phase voltage (A, B, C) of the power supply to the control station. The information inputs of the controller 6 from the fourth to the sixth are supplied with phase voltages (U2, V2, W2) from the outputs from the first to the third output filter 4. The information inputs of the controller 6 from the seventh to the ninth from the block of current sensors 5 are supplied with analog signals proportional to the phase currents the output of the output filter 4. In this case, the block of current sensors 5 may contain two or three current sensors included in the corresponding phases. If two current sensors are used in the current sensor block, the missing signals (amplitude and phase) from the third phases are calculated by the controller 6.

В контроллере 6 с помощью внутреннего программного обеспечения производится сравнение текущих сигналов, полученных на информационных входах с первого по девятый, с уставками и между собой. При сравнении сигналов на управляющих выходах контроллера 6 с первого по седьмой вырабатываются управляющие импульсы, изменяющие параметры широтно-импульсной модуляции инвертора 3 и обеспечивающие оптимальные выходные параметры станции управления, такие как стабильность амплитудных параметров, минимальный коэффициент гармонических и фазовых искажений тока и напряжения, а также защиту элементов станции управления при возникновении аварийных ситуаций, а именно: перенапряжениях питающей сети и выходе из строя силовых элементов (конденсаторов фильтра звена постоянного тока 2 и модулей инвертора 3).In controller 6, with the help of internal software, the current signals received at the information inputs from the first to the ninth are compared with the settings and with each other. When comparing the signals at the control outputs of the controller 6 from the first to the seventh, control pulses are generated that change the pulse-width modulation parameters of the inverter 3 and provide optimal output parameters of the control station, such as the stability of the amplitude parameters, the minimum harmonic and phase distortion current and voltage, and protection of control station elements in case of emergency, namely: overvoltage of the power supply network and failure of power elements (cond Satoru DC link filter 2 and the inverter 3 modules).

Трехфазное напряжение с выходов 1…3 (U1, V1, W1) инвертора 3 подается на входы 1…3 выходного фильтра 4, фильтруется им, при этом подавляются высшие гармоники напряжения, и на выходах 1…3 выходного фильтра 4, подключенных через силовые контакты второго электромагнитного контактора 8 к выходным клеммам (U, V, W) станции управления, формируется трехфазное напряжение близкое к синусоидальному.The three-phase voltage from the outputs 1 ... 3 (U1, V1, W1) of the inverter 3 is supplied to the inputs 1 ... 3 of the output filter 4, filtered by it, while the higher voltage harmonics are suppressed, and at the outputs 1 ... 3 of the output filter 4 connected via power contacts the second electromagnetic contactor 8 to the output terminals (U, V, W) of the control station, a three-phase voltage is formed close to sinusoidal.

При работе преобразователя замкнут главные контакты второго электромагнитного контактора 8, а главные контакты первого 7 и третьего 10 электромагнитных контакторов разомкнуты. При работе преобразователя напряжения на частоте равной частоте входного питающего напряжения, номинально - 50 Гц, контроллер 6 синхронизирует по фазе выходное напряжение инвертора 3 и преобразователя в целом с фазой питающей сети для безударного переключения, затем, в зависимости от прямого или обратного чередования фаз выходного напряжения преобразователя, замыкает главные контакты электромагнитных контакторов первого 7 для прямого или третьего 10 для обратного вращения погружного электродвигателя. После чего отключается главные контакты второго электромагнитного контактора 8 и выключается преобразователь напряжения. Дальнейшая работа электродвигателя обеспечивается напряжением подаваемым через главные контакты первого 7 или третьего 10 электромагнитных контакторов. При изменении оператором желаемой выходной частоты преобразователя, отличной от частоты 50 Гц, контроллер 6 станции управления включает в работу преобразователь на частоту 50 Гц, синхронизирует выходное напряжение преобразователя с напряжением питающей сети и подключает через главные контакты второго электромагнитного контактора 8 выходы с первого по третий выходного фильтра 4 к выходам станции управления, после чего отключает главные контакты одного из электромагнитных контакторов 7 или 10, в зависимости от того, какой из контакторов был включен. Дальнейшая работа электродвигателя обеспечивается преобразователем частоты: увеличивается или уменьшается частота его вращения.During operation of the converter, the main contacts of the second electromagnetic contactor 8 are closed, and the main contacts of the first 7 and third 10 electromagnetic contactors are open. When the voltage converter is operating at a frequency equal to the frequency of the input supply voltage, nominally 50 Hz, the controller 6 synchronizes in phase the output voltage of the inverter 3 and the converter as a whole with the phase of the supply network for shock-free switching, then, depending on the forward or reverse phase rotation of the output voltage the converter closes the main contacts of the electromagnetic contactors of the first 7 for direct or third 10 for reverse rotation of the submersible motor. After that, the main contacts of the second electromagnetic contactor 8 are turned off and the voltage converter is turned off. Further operation of the electric motor is provided by the voltage supplied through the main contacts of the first 7 or third 10 electromagnetic contactors. When the operator changes the desired output frequency of the converter, other than the frequency of 50 Hz, the controller 6 of the control station activates the converter at a frequency of 50 Hz, synchronizes the output voltage of the converter with the supply voltage and connects the outputs from the first to the third output through the main contacts of the second electromagnetic contactor 8 filter 4 to the outputs of the control station, after which it disconnects the main contacts of one of the electromagnetic contactors 7 or 10, depending on which of the contactors included. Further operation of the electric motor is provided by the frequency converter: its rotation frequency increases or decreases.

Предложенная станция управления асинхронным двигателем может применяться для управления как приводами погружных насосов, так и любыми другими приводами.The proposed control station for an induction motor can be used to control both drives of submersible pumps, and any other drives.

Подключение между соответствующими фазными силовыми входами (А, В, С) и выходами (U, V, W) станции управления первого электромагнитного контактора 7 и второго электромагнитного контактора 8, отключающего канал преобразователя напряжения, содержащего последовательно соединенные выпрямитель 1, фильтр звена постоянного тока 2, инвертор 3 и выходной фильтр 4, от силовых выходов (U, V, W) станции управления, при длительном режиме эксплуатации на номинальной частоте повышает надежность погружного электродвигателя, повышающего трансформатора, погружного кабеля и системы управления в целом и повышает коэффициент полезного действия.The connection between the corresponding phase power inputs (A, B, C) and outputs (U, V, W) of the control station of the first electromagnetic contactor 7 and the second electromagnetic contactor 8, which disconnects the channel of the voltage converter containing the rectifier 1 connected in series, a DC link filter 2 , inverter 3 and output filter 4, from the power outputs (U, V, W) of the control station, with continuous operation at the rated frequency, increases the reliability of the submersible motor, step-up transformer, submersible cable and the control system as a whole and increases the efficiency.

Подключение между соответствующими фазными силовыми входами (А, В, С) и выходами (U, V, W) станции управления третьего электромагнитного контактора 10, таким образом, что порядок чередования двух фаз на выходах и на входах его главных контактов не совпадает с первым контактором 7, а именно, выход первого главного контакта контактора 10 соединен с выходом третьего главного контакта контактора 7, а выход третьего главного контакта контактора 10 соединен с выходом первого главного контакта контактора 7, расширяет функциональные возможности станции управления при длительном режиме эксплуатации на номинальной частоте за счет обеспечения обратного направления вращения погружного электродвигателя.The connection between the corresponding phase power inputs (A, B, C) and outputs (U, V, W) of the control station of the third electromagnetic contactor 10, so that the alternation of the two phases at the outputs and at the inputs of its main contacts does not coincide with the first contactor 7, namely, the output of the first main contact of the contactor 10 is connected to the output of the third main contact of the contactor 7, and the output of the third main contact of the contactor 10 is connected to the output of the first main contact of the contactor 7, extends the functionality of the station control during continuous operation at nominal frequency by providing the reverse direction of rotation of the submersible motor.

Claims

1. The control station of the submersible motor, comprising a rectifier connected in series with the power circuits with a DC link filter, an inverter and an output filter, as well as a current sensor unit and a controller, the rectifier inputs being connected to the power inputs of the control station, characterized in that by three the phase power inputs of the control station are connected by its inputs of the main contacts from the first to the third first electromagnetic contactor, the outputs of which from first to third are connected to the phase power outputs control stations, information inputs of the controller from the first to third are connected to the three phase power inputs of the control station, information inputs of the controller from the fourth to sixth are connected to the outputs from the first to third output filter, information inputs of the controller from the seventh to ninth are connected to the outputs from the first to third block of current sensors, while the block of current sensors can contain two or three current sensors, phase current conductors passing through the current sensors connecting the phase power outputs of the unit first to third equalities with the outputs of the main contacts from the first to the third of the second electromagnetic contactor, the inputs of the main contacts from the first to the third of the output filter connected to the outputs, from the first to the third, respectively, the control outputs of the controller from the first to the seventh are connected to the corresponding from the first to the seventh the inverter inputs, the control outputs of the controller the eighth and ninth are connected to the corresponding first and second inputs of the control unit of electromagnetic contactors, the outputs of the first and second connected respectively to the coils of the first and second electromagnetic contactors.

2. The submersible motor control station according to claim 1, characterized in that it comprises a third reversible electromagnetic contactor connected by inputs of the main contacts from the first to third to the power inputs of the control station, and the outputs of the main contacts from the first to third connected to the phase power outputs of the control station so that the alternation order of the two phases at the outputs and at the inputs of its main contacts does not coincide with the first electromagnetic contactor, the tenth control output of the controller is connected to the third m the input of the control unit of the electromagnetic contactors, the third output connected to the coil of the third electromagnetic contactor.