专利名称：潜油电泵中压变频调速控制装置的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型属于一种潜油电泵中压变频调速控制装置。具体来说，是采用交—直—交逆变方式，由大功率二极管模块、绝缘栅晶体管(IGBT)模块和大容量滤波电容组成，本装置能将380V～2000V50Hz固定频率的电压转换成频率及电压均可变的电源供给潜油电泵，无级调节电机的转速，使潜油电泵的排量与油井供液相匹配，实现潜油电泵的软起动、连续运转，消除起动冲击电流，避免频繁启、停对电泵机组、电缆的损害，实现节能和延长电泵井检泵周期。
二背景技术：
国内潜油电泵大多数还未采用变频调速技术，无法实现电泵的软起动、软停车以及调速运行。对于这种小功率电机的变频调速，有两种控制方案。一是采用低压变频器的高—低—高方式，由于增加了降压与升压变压器，不但体积大，且变频调速范围窄，系统效率低，容量损失在30％以上；二是采用多只开关器件串联的交—直—交变频器方案，该方案结构最简单，系统效率高，控制性能好，国外已有类似产品，但主要针对高压中大功率电机，价格昂贵。另外，通用变频器对输出侧的电缆都有长度限制，一般在最大电流时的电缆压降不超过额定电压的2％，不适用于潜油电泵这种特殊情况。
三
发明内容
本实用新型的目的是设计一种克服以上控制装置缺陷，专门适用于油田潜油电泵中压变频调速装置。
一种潜油电泵中压变频调速控制装置。其特征在于在长方形的柜子内布有潜油电泵中压变频调速控制线路，其线路为电压380V～2000V、频率50Hz的电压经二极管模块整流变成直流信号进入滤波电容滤波稳压，进入绝缘栅晶体管模块逆变成电压频率可调的信号进入输出电抗器，再输出至潜油电泵机组。由CPU中央处理器、驱动板和操作面板显示屏组成控制系统，与绝缘栅晶体管模块相联，驱动控制绝缘栅晶体管模块的导通及关断，电压电流传感器与CPU中央处理器相联，CPU中央处理器处理信号输出给面板显示屏显示，输出电流由电流记录仪电路进行记录。
潜油电泵中压变频调速控制装置其特征在于其电路采用三电平中点箝位电路，其中一相(U相)的PWM开关电路由三个逆变模块1U、2U、3U及电容C1、C2、C3组成，电容C1、C2、C3分别与模块1U、2U、3U相并联。每个逆变模块由两个IGBT绝缘栅双极晶体管串联组成。模块1U与3U串联，一端接直流回路的P，一端接直流回路N。B端接1/2Upn。模块2U一端接模块IU的A点，另一端接模块3U的C点。
本实用新型的优点是1、电路结构简单，2、适用电压范围宽，3、保护功能强。
四
本实用新型的主要技术特征由以下附图给出。
图1是本实用新型的内部结构示意图。
图2是本实用新型的控制原理图。
图3是本实用新型的U相逆变电路示意图。
五、实施例为进一步公开本实用新型的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细描述如图1、图2所示，本实用新型采用大功率二极管模块1、绝缘栅晶体管(IGBT)模块2、大容量滤波电容3、CPU中央处理器4、驱动板5、变压器6、输出电抗器7、冷却风扇及风道8、电压电流传感器9、交流电流记录仪10及操作面板显示屏11组成。本实用新型采用的技术手段如图2所示380V～2000V 50Hz固定频率的电压经过大功率二极管模块1，整流后变成直流信号，大容量滤波电容3串联完成滤波稳压的工作，直流信号经过绝缘栅晶体管(IGBT)模块2逆变后，变成电压频率可调的信号供给潜油电泵。由于潜油电泵电缆通常超过1000米，选用了非晶材料输出电抗器7，解决了长线驱动问题。CPU中央处理器4、驱动板5及操作面板显示屏11组成的控制系统来驱动绝缘栅晶体管(IGBT)模块2的导通及关断。驱动板5是联系控制电路和主电路的桥梁，装置采用高耐压光耦实现这种转换过程，达到电气隔离的目的。变压器6可根据输入电压来调节不同抽头，使该装置适用于380V～2000V较宽电压等级的潜油电泵使用。电压电流传感器9的信号，传输给CPU并在显示屏上显示，同时用交流电流记录仪10进行记录。冷却风扇及风道7起到给大功率二极管模块1及绝缘栅晶体管(IGBT)模块2散热冷却的作用。该装置主电路采用三电平(中点箝位)方式。以U相为例说明电路的工作原理。如图3所示当模块1U1与2U1同步导通时，2U2与3U2关断，2U2与3U2同步导通时，1U1与2U1关断，相当于(1U1，2U1)和(2U2，3U2)构成对管。电容C1、C2起到滤波箝位作用。C3为吸收电容，保证1U，2U两个模块电压不超过直流电压的1/2(C1＝C2)，由于1U和2U存在反向续流二极管，C3的电压在开关过程中保证与C1、C2一致，也为1/2Upn，这是串联电路成功的关键保障条件。C3起到均压和浪涌吸收双重作用，是电路中重要的元件。
权利要求1.一种潜油电泵中压变频调速控制装置，其特征在于在长方形的柜子内布有潜油电泵中压变频调速控制线路，其线路为电压380V～2000V、频率50Hz的电压经二极管模块整流变成直流信号进入滤波电容滤波稳压，进入绝缘栅晶体管模块逆变成电压频率可调的信号进入输出电抗器，经电压电流互感器检测，再进入潜油电泵机组，由CPU中央处理器、驱动板和操作面板显示屏组成控制系统，与绝缘栅晶体管模块相联，驱动控制绝缘栅晶体管模块的导通及关断，电压电流传感器与CPU中央处理器相联，CPU中央处理器处理信号输出给面板显示屏显示，输出交流电流记录仪电路进行记录。
2.根据权利要求1所述的潜油电泵中压变频调速控制装置，其特征在于其电路采用三电平中点箝位电路，其中一相(U相)的PWM开关电路由三个逆变模块1U、2U、3U及电容C1、C2、C3组成，电容C1、C2、C3分别与模块1U、2U、3U相并联，每个逆变模块由两个IGBT绝缘栅双极晶体管串联组成，模块1U与3U串联，一端接直流回路的P，一端接直流回路N。B端接1/2Upn，模块2U一端接模块IU的A点，另一端接模块3U的C点。
专利摘要一种潜油电泵中压变频调速控制装置。其特征在于在长方形的柜子内布有潜油电泵中压变频调速控制线路，其线路为电压380V～2000V、频率50Hz的电压经二极管模块整流变成直流信号进入滤波电容滤波稳压，进入绝缘栅晶体管模块逆变成电压频率可调的信号进入输出电抗器，再输出至潜油电泵机组。由CPU中央处理器、驱动板和操作面板显示屏组成控制系统，与绝缘栅晶体管模块相联，驱动控制绝缘栅晶体管模块的导通及关断，电压电流传感器与CPU中央处理器相联，CPU中央处理器处理信号输出给面板显示屏显示，输出电流由电流记录仪电路进行记录。
文档编号F04D13/08GK2610126SQ0324092
公开日2004年4月7日 申请日期2003年3月17日 优先权日2003年3月17日
发明者董金婷, 董建军, 陈莉, 赵海培, 纪志军, 崔忠信, 鄢召民, 武凯 申请人:中国石化胜利油田有限公司规划设计研究院