專利名稱：潛油電泵中壓變頻調速控制裝置的制作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型屬于一種潛油電泵中壓變頻調速控制裝置。具體來說，是采用交—直—交逆變方式，由大功率二極管模塊、絕緣柵晶體管(IGBT)模塊和大容量濾波電容組成，本裝置能將380V～2000V50Hz固定頻率的電壓轉換成頻率及電壓均可變的電源供給潛油電泵，無級調節電機的轉速，使潛油電泵的排量與油井供液相匹配，實現潛油電泵的軟起動、連續運轉，消除起動沖擊電流，避免頻繁啟、停對電泵機組、電纜的損害，實現節能和延長電泵井檢泵周期。
二背景技術：
國內潛油電泵大多數還未采用變頻調速技術，無法實現電泵的軟起動、軟停車以及調速運行。對于這種小功率電機的變頻調速，有兩種控制方案。一是采用低壓變頻器的高—低—高方式，由于增加了降壓與升壓變壓器，不但體積大，且變頻調速范圍窄，系統效率低，容量損失在30％以上；二是采用多只開關器件串聯的交—直—交變頻器方案，該方案結構最簡單，系統效率高，控制性能好，國外已有類似產品，但主要針對高壓中大功率電機，價格昂貴。另外，通用變頻器對輸出側的電纜都有長度限制，一般在最大電流時的電纜壓降不超過額定電壓的2％，不適用于潛油電泵這種特殊情況。
三
發明內容
本實用新型的目的是設計一種克服以上控制裝置缺陷，專門適用于油田潛油電泵中壓變頻調速裝置。
一種潛油電泵中壓變頻調速控制裝置。其特征在于在長方形的柜子內布有潛油電泵中壓變頻調速控制線路，其線路為電壓380V～2000V、頻率50Hz的電壓經二極管模塊整流變成直流信號進入濾波電容濾波穩壓，進入絕緣柵晶體管模塊逆變成電壓頻率可調的信號進入輸出電抗器，再輸出至潛油電泵機組。由CPU中央處理器、驅動板和操作面板顯示屏組成控制系統，與絕緣柵晶體管模塊相聯，驅動控制絕緣柵晶體管模塊的導通及關斷，電壓電流傳感器與CPU中央處理器相聯，CPU中央處理器處理信號輸出給面板顯示屏顯示，輸出電流由電流記錄儀電路進行記錄。
潛油電泵中壓變頻調速控制裝置其特征在于其電路采用三電平中點箝位電路，其中一相(U相)的PWM開關電路由三個逆變模塊1U、2U、3U及電容C1、C2、C3組成，電容C1、C2、C3分別與模塊1U、2U、3U相并聯。每個逆變模塊由兩個IGBT絕緣柵雙極晶體管串聯組成。模塊1U與3U串聯，一端接直流回路的P，一端接直流回路N。B端接1/2Upn。模塊2U一端接模塊IU的A點，另一端接模塊3U的C點。
本實用新型的優點是1、電路結構簡單，2、適用電壓范圍寬，3、保護功能強。
四
本實用新型的主要技術特征由以下附圖給出。
圖1是本實用新型的內部結構示意圖。
圖2是本實用新型的控制原理圖。
圖3是本實用新型的U相逆變電路示意圖。
五、實施例為進一步公開本實用新型的技術方案，下面結合說明書附圖通過實施例作詳細描述如圖1、圖2所示，本實用新型采用大功率二極管模塊1、絕緣柵晶體管(IGBT)模塊2、大容量濾波電容3、CPU中央處理器4、驅動板5、變壓器6、輸出電抗器7、冷卻風扇及風道8、電壓電流傳感器9、交流電流記錄儀10及操作面板顯示屏11組成。本實用新型采用的技術手段如圖2所示380V～2000V 50Hz固定頻率的電壓經過大功率二極管模塊1，整流后變成直流信號，大容量濾波電容3串聯完成濾波穩壓的工作，直流信號經過絕緣柵晶體管(IGBT)模塊2逆變后，變成電壓頻率可調的信號供給潛油電泵。由于潛油電泵電纜通常超過1000米，選用了非晶材料輸出電抗器7，解決了長線驅動問題。CPU中央處理器4、驅動板5及操作面板顯示屏11組成的控制系統來驅動絕緣柵晶體管(IGBT)模塊2的導通及關斷。驅動板5是聯系控制電路和主電路的橋梁，裝置采用高耐壓光耦實現這種轉換過程，達到電氣隔離的目的。變壓器6可根據輸入電壓來調節不同抽頭，使該裝置適用于380V～2000V較寬電壓等級的潛油電泵使用。電壓電流傳感器9的信號，傳輸給CPU并在顯示屏上顯示，同時用交流電流記錄儀10進行記錄。冷卻風扇及風道7起到給大功率二極管模塊1及絕緣柵晶體管(IGBT)模塊2散熱冷卻的作用。該裝置主電路采用三電平(中點箝位)方式。以U相為例說明電路的工作原理。如圖3所示當模塊1U1與2U1同步導通時，2U2與3U2關斷，2U2與3U2同步導通時，1U1與2U1關斷，相當于(1U1，2U1)和(2U2，3U2)構成對管。電容C1、C2起到濾波箝位作用。C3為吸收電容，保證1U，2U兩個模塊電壓不超過直流電壓的1/2(C1＝C2)，由于1U和2U存在反向續流二極管，C3的電壓在開關過程中保證與C1、C2一致，也為1/2Upn，這是串聯電路成功的關鍵保障條件。C3起到均壓和浪涌吸收雙重作用，是電路中重要的元件。
權利要求1.一種潛油電泵中壓變頻調速控制裝置，其特征在于在長方形的柜子內布有潛油電泵中壓變頻調速控制線路，其線路為電壓380V～2000V、頻率50Hz的電壓經二極管模塊整流變成直流信號進入濾波電容濾波穩壓，進入絕緣柵晶體管模塊逆變成電壓頻率可調的信號進入輸出電抗器，經電壓電流互感器檢測，再進入潛油電泵機組，由CPU中央處理器、驅動板和操作面板顯示屏組成控制系統，與絕緣柵晶體管模塊相聯，驅動控制絕緣柵晶體管模塊的導通及關斷，電壓電流傳感器與CPU中央處理器相聯，CPU中央處理器處理信號輸出給面板顯示屏顯示，輸出交流電流記錄儀電路進行記錄。
2.根據權利要求1所述的潛油電泵中壓變頻調速控制裝置，其特征在于其電路采用三電平中點箝位電路，其中一相(U相)的PWM開關電路由三個逆變模塊1U、2U、3U及電容C1、C2、C3組成，電容C1、C2、C3分別與模塊1U、2U、3U相并聯，每個逆變模塊由兩個IGBT絕緣柵雙極晶體管串聯組成，模塊1U與3U串聯，一端接直流回路的P，一端接直流回路N。B端接1/2Upn，模塊2U一端接模塊IU的A點，另一端接模塊3U的C點。
專利摘要一種潛油電泵中壓變頻調速控制裝置。其特征在于在長方形的柜子內布有潛油電泵中壓變頻調速控制線路，其線路為電壓380V～2000V、頻率50Hz的電壓經二極管模塊整流變成直流信號進入濾波電容濾波穩壓，進入絕緣柵晶體管模塊逆變成電壓頻率可調的信號進入輸出電抗器，再輸出至潛油電泵機組。由CPU中央處理器、驅動板和操作面板顯示屏組成控制系統，與絕緣柵晶體管模塊相聯，驅動控制絕緣柵晶體管模塊的導通及關斷，電壓電流傳感器與CPU中央處理器相聯，CPU中央處理器處理信號輸出給面板顯示屏顯示，輸出電流由電流記錄儀電路進行記錄。
文檔編號F04D13/08GK2610126SQ0324092
公開日2004年4月7日 申請日期2003年3月17日 優先權日2003年3月17日
發明者董金婷, 董建軍, 陳莉, 趙海培, 紀志軍, 崔忠信, 鄢召民, 武凱 申請人:中國石化勝利油田有限公司規劃設計研究院