[實用新型]基于TSC與PWM斬波技術的抽油機綜合節能控制裝置

有效

• 申請號: 201320271362.5
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN203326609U
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 高衛中;李偉;楊華雄;高巖;林豪杰
• 申請（專利權）人: 核工業煙臺同興實業有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02P27/08
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 曲顯榮

技術領域

本實用新型涉及一種基于TSC與PWM斬波技術的抽油機綜合節能控制裝置，屬于石油機械設備技術領域。?

背景技術

我國油田多為低滲透油田，不像中東油田那樣，擁有很強大的自噴射能力。采集時需要向底層中注水，壓油入井，然后通過抽油機把油從底層中提出來，實現以水換油。在石油開采中，電費成本所占比例很高，而抽油機的電能消耗是其中最重要的一部分。帶動游梁式抽油機轉動的三相電機，其起動轉矩較大，啟動后負荷較輕，因而造成電機功率因數極低，電機效率浪費嚴重，據統計我國抽油機電機效率為25.96%，年節能潛力可達幾十億度。?

發明內容

本實用新型的目的在于解決上述現有技術存在的不足之處，提供一種基于TSC與PWM斬波技術的抽油機綜合節能控制裝置，該裝置可有效提高抽油機的效率及電網功率因數，節約能源。?

本實用新型是通過以下技術方案來實現的：?

基于TSC與PWM斬波技術的抽油機綜合節能控制裝置，其特殊之處在于包括微控制器1，與微控制器1通訊連接有HMI模塊2、電能質量檢測模塊3、用于控制電動機端電壓的PWM斬波控制模塊4、數據存儲模塊5和無功補償控制模塊6；

微控制器1的主控板上設有：

主控模塊：即主控制器及其最小系統，用于與電能質量檢測模塊3通訊，計算電網無功，計算電動機負荷率，通過PID控制PWM斬波控制模塊4，調節電動機端電壓，使電機始終保持在高效率運行；

HMI模塊：包括RS232通訊電路，觸摸屏控制電路，用于實現人機交換功能，顯示電網各項數據，如電壓、電流、功率因數；

電能質量檢測模塊：包括電壓、電流信號采集電路，信號變換電路，SPI通訊電路，用于對從互感器輸出的小信號進行計算，檢測電網的電能質量數據，包括電壓，電流，有功，無功，功率因數等。電能質量檢測模塊通過IA-IC端子檢測系統輸入的電流，UA-UC端子檢測系統的輸入電壓，通過計算得出有功與無功并得出功率因數，再通過SPI通訊與微控制器1通訊，將數據傳回微控制器1；

無功補償控制模塊：包括輸出鎖存器及固態繼電器驅動電路，用于對固態繼電器及電容構成的補償電路的驅動及控制，投切指令由微控制器1發出；

PWM斬波控制模塊：包括信號放大電路，IGBT驅動電路，過流保護電路，阻容吸收電路，死區控制電路），用于驅動PWM斬波電路中主回路IGBT與續流管，微控制器1產生兩路互補信號通過PWM斬波控制模塊4，驅動電路中的功率器件,此信號通過放大后驅動三相IGBT及續流IGBT，通過改變信號的占空比使控制器的輸出電壓從0-380V變化；

數據存儲模塊，包括鐵電存儲芯片，IIC通訊驅動電路，通過IIC總線形式連接到微控制器1，通過HMI模塊2向其寫入刷新數據。用于將HMI模塊中用戶設置的相關參數及系統參數保存以便系統重新上電后主控模塊可以直接調用數據。

所述微控制器1是LPC1766的最小控制系統。?

所述微控制器1為嵌入式微控制器。?

本實用新型有益效果：通過對電網中電能質量數據的檢測判斷抽油機的負荷率，根據負荷率實時調節電動機的端電壓從而改變電動機的輸出轉矩，使電動機運行在效率最高點上，同時根據抽油機負荷成周期性變化和無功變化比較快的特點，采用TSC動態無功補償提高電網功率因數，此裝置既可提高電動機的工作效率又能提高電網的品質。

附圖說明?

圖1：本實用新型基于TSC與PWM斬波技術的抽油機綜合節能控制裝置的邏輯圖；

圖2：微控制器的最小控制系統電路原理圖；

圖3：電能質量檢測模塊的電路原理圖；

圖4：PWM斬波控制模塊電路原理圖；

圖5：HMI模塊的通訊電路原理圖；

圖6：補償投切控制模塊的電路原理圖。

具體實施方式?

以下參考附圖給出本實用新型的具體實施方式，用來對本實用新型做進一步的說明。

實施例1?

基于TSC與PWM斬波技術的抽油機綜合節能控制裝置，包括嵌入式微控制器1，嵌入式微控制器1通訊連接有HMI模塊2、電能質量檢測模塊3、用于控制電機端電壓的PWM斬波控制模塊4、數據存儲模塊5和無功補償控制模塊6。

嵌入式微控制器1的主控板上設有：?