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抽油机变频节能及测控技术研发

作　者: 李祥林
导　师: 张加胜
学　校: 中国石油大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 抽油机 SPWM 数字信号控制器 STC单片机串行通讯变频节能
分类号: TM921.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

游梁式抽油机是目前油田使用最为广泛的采油设备,但实际应用中,存在着“大马拉小车”、能耗高、效率低等缺点,此外,抽油机电机还存在不同程度的“倒发电”现象,进一步降低了整机效率。根据各油井汲油需要,系统需采用变速箱调速,此调速方法灵活性差,在一定程度上降低了抽油机的泵效。鉴于此,本课题研发了一套抽油机专用变频节能装置,旨在节能增效。该装置采用交-直-交变频主电路,整流部分采用二极管不可控整流,逆变单元使用IGBT或功率集成模块IPM。整套装置通过独特设计的继电接触控制线路,可实现变频/工频运行的自动切换。控制系统以dsPIC30F4011型DSC(Digital Signal Controller)作为控制核心,采用SPWM控制技术实现电机的变频调速,其构成主要包括:DSC控制单元、基于STC单片机控制的键盘显示单元、检测与保护单元、功率模块驱动单元、和开关电源等。系统设计中,DSC和STC单片机各司其能,通过串行通讯协调工作,整个系统能够实现电机变频软启停,根据负载率的不同可进行自动节能控制调整,根据汲油速度需要,可方便实现变频调速,同时还可实现上下冲程的变频运行。针对电机“倒发电”引起的直流侧电压抬升问题,系统设有专门的耗能处理电路,同时控制系统还配置有直流侧电压监测和电机侧稳压控制环节。大量的实验调试结果表明,整套装置功能完善,运行安全可靠,节能效果明显。

抽油机变频节能及测控技术研发

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