一种用于修井作业的电动机驱动系统技术方案

一种用于修井作业的电动机驱动系统，其三相电源通过滤波电路A与可控整流器连接，可控整流器的整流输出端通过直流母线依次与滤波电路B和变频器连接，变频器的输出端与变频电动机的电源输入端连接，PLC控制器分别通过现场总线与超级电容控制器和可控整流器的控制输入端连接；双向DC-DC变换器的高压侧正极与可控整流器的整流输出端正极连接，双向DC-DC变换器的高压侧负极与可控整流器的整流输出端负极连接，双向DC-DC变换器的低压侧正极与超级电容模组的正极连接。本发明专利技术通过变频器驱动变频电动机，从而驱动绞车，变频电动机可实现正反转无级调速，具有启动力矩大、结构简单、节能环保、操控性好及维护费用低等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及修井作业领域，特别是涉及一种用于修井作业的电动机驱动系统。
技术介绍
油田各型作业机目前普遍以柴油机为动力，柴油机工作效率仅为50%左右，不但能源浪费较为严重，作业成本高，而且还存在噪声污染等一系列环保问题。在当前国家大力推行清洁生产，实施环境评价的大环境下，有必要优化目前的作业机驱动方式，使油田企业作业施工环节更加节能环保。目前普遍推行电力驱动作业机。电驱作业机是以电动机作为驱动动力、模块化设计的新型作业机。该作业机采用电机作为动力源，根据修井作业设备的技术要求，有必要将电动机、调速系统与作业操作控制系统有机整合，实现机、电、液一体化及智能自动化控制。在修井作业中，无论是提升作业还是下放作业，都需要有被吊物的装卸时间。通过现场调研统计，修井机提升和下放作业时间与装卸时间之比大约是1:2，电机将有66%左右时间处于空载或者低功率运行状态，电机功率利用率低，需要增加功率补偿装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于修井作业的电动机驱动系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案: 一种用于修井作业的电动机驱动系统，它包括滤波电路A、可控整流器、滤波电路B、变频器、双向DC-DC变换器、超级电容控制器、超级电容模组、PLC控制器和变频电动机。三相电源通过滤波电路A与可控整流器的整流输入端连接，可控整流器的整流输出端通过直流母线依次与滤波电路B和变频器连接，变频器的输出端与变频电动机的电源输入端连接，变频电动机驱动绞车进行修井作业，PLC控制器分别通过现场总线与超级电容控制器和可控整流器的控制输入端连接。双向DC-DC变换器的高压侧正极与可控整流器的整流输出端正极连接，双向DC-DC变换器的高压侧负极与可控整流器的整流输出端负极连接，双向DC-DC变换器的低压侧正极与超级电容模组的正极连接，双向DC-DC变换器的低压侧负极与超级电容模组的负极连接，超级电容模组的信号输出端与超级电容控制器的信号采集输入端连接，超级电容控制器的DC-DC控制输出端与双向DC-DC变换器的控制输入端连接。优选的，所述超级电容控制器包括电容管理主板、电容管理从板和电流信号采集器。优选的，电容管理主板通过CAN总线与电容管理从板连接，电容管理从板的电流检测端与电流信号采集器的信号输出端连接，电流信号采集器接在超级电容模组的负极端，电容管理从板的总电压/绝缘检测端与超级电容模组的正极端连接，电容管理从板的电容信息采集端通过信号端子与超级电容模组的信号输出端连接，电容管理从板的DC-DC控制输出端与双向DC-DC变换器的控制输入端连接。优选的，所述电流信号采集器为电流传感器或分流器。优选的，所述信号端子的电压信号输入端与超级电容模组的电压信号输出端连接，信号端子的过压信号输入端与超级电容模组的过压信号输出端连接，信号端子的温度信号输入端与超级电容模组的温度信号输出端连接，信号端子的输出端与超级电容单元的信号输出端连接，信号端子的信号输出端与电容管理从板的电容信息采集端连接。优选的，所述滤波电路A包括滤波电感L1、滤波电感L2和滤波电感L3，三相电源的三个输出端分别通过滤波电感L1、滤波电感L2和滤波电感L3与可控整流器的三个整流输入端连接。优选的，所述滤波电量B包括滤波电容Cl，滤波电容Cl并联在可控整流器的整流输出端的正负极之间。优选的，所述双向DC-DC变换器包括DC-DC输出电路，DC-DC输出电路包括直流输出电容C2、预充电电阻、预充电继电器和总正继电器。直流输出电容C2的一端分别与双向DC-DC变换器的低压侧正极、预充电电阻的一端和总正继电器的一端连接。直流输出电容C2的另一端与超级电容模组的负极连接；预充电电阻的另一端与预充电继电器的一端连接，预充电继电器的另一端分别与总正继电器的另一端和超级电容模组的正极连接。优选的，所述电动机驱动系统还包括触摸显示器，触摸显示器与PLC控制器连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是: I )、本专利技术采用超级电容储能技术，采用变频电动机驱动修井机绞车，在修井机油管下放作业时，超级电容能量管理系统吸收电网电能，提升油管作业时，超级电容能量管理系统与电网共同为变频电动机供电，弥补电网变压器功率不足的缺陷。2)、本专利技术中，在使用超级电容做功率补偿后，可实现使用小功率的网电，带动大功率电机。当系统需要功率补偿时，如进行提升作业时，由PLC控制器控制双向DC/DC变换器为升压模式，由超级电容模组对直流母线放电，补充变频电动机所需功率。当系统处于待机、制动或小功率运行时，如进行卸管、下放作业时，由PLC控制器控制双向DC/DC变换器为降压模式，由直流母线对超级电容模组进行充电，同时吸收部分制动功率。当电网停电时，超级电容模组还可提供一定能量，使修井机能够完成提升复位步骤。3)、本专利技术通过变频器驱动变频电动机，从而驱动绞车，变频电动机可实现正反转无级调速，具有启动力矩大、结构简单、节能环保、操控性好及维护费用低等特点。【附图说明】图1为本专利技术一种用于修井作业的电动机驱动系统的系统结构图； 图2为本专利技术中超级电容管理的系统结构图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案:一种用于修井作业的电动机驱动系统，它包括滤波电路A、可控整流器、滤波电路B、变频器、双向DC-DC变换器、超级电容控制器、超级电容模组、PLC控制器和变频电动机。三相电源通过滤波电路A与可控整流器的整流输入端连接，可控整流器的整流输出端通过直流母线依次与滤波电路B和变频器连接，变频器的输出端与变频电动机的电源输入端连接，变频电动机驱动绞车进行修井作业，PLC控制器分别通过现场总线与超级电容控制器和可控整流器的控制输入端连接。双向DC-DC变换器的高压侧正极与可控整流器的整流输出端正极连接，双向DC-DC变换器的高压侧负极与可控整流器的整流输出端负极连接，双向DC-DC变换器的低压侧正极与超级电容模组的正极连接，双向DC-DC变换器的低压侧负极与超级电容模组的负极连接，超级电容模组的信号输出端与超级电容控制器的信号采集输入端连接，超级电容控制器的DC-DC控制输出端与双向DC-DC变换器的控制输入端连接。其中，高压侧电压为400V?600V，低压侧电压为230 V?460V。本专利技术还可采用一个220VAC电源，为本专利技术中的器件提供辅助电源。请参阅图2，超级电容控制器包括电容管理主板、电容管理从板和电流信号采集器。电容管理主板通过CAN总线与电容管理从板连接，电容管理从板的电流检测端与电流信号采集器的信号输出端连接，电流信号采集器接在超级电容模组的负极端，电容管理从板的总电压/绝缘检测端与超级电容模组的正极端连接，电容管理从板的电容信息采集端通过信号端子与超级电容模组的信号输出端连接，电容管理从板的DC-DC控制输出端与双向DC-DC变换器的控制输入端连接。电容管理主板可采用EV02B，电容管理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于修井作业的电动机驱动系统，它包括滤波电路A、可控整流器、滤波电路B、变频器、双向DC‑DC变换器、超级电容控制器、超级电容模组、PLC控制器和变频电动机，其特征在于：三相电源通过所述滤波电路A与所述可控整流器的整流输入端连接，所述可控整流器的整流输出端通过直流母线依次与所述滤波电路B和所述变频器连接，所述变频器的输出端与所述变频电动机的电源输入端连接，所述变频电动机驱动绞车进行修井作业，所述PLC控制器分别通过现场总线与所述超级电容控制器和所述可控整流器的控制输入端连接；所述双向DC‑DC变换器的高压侧正极与可控整流器的整流输出端正极连接，所述双向DC‑DC变换器的高压侧负极与所述可控整流器的整流输出端负极连接，所述双向DC‑DC变换器的低压侧正极与所述超级电容模组的正极连接，所述双向DC‑DC变换器的低压侧负极与所述超级电容模组的负极连接，所述超级电容模组的信号输出端与所述超级电容控制器的信号采集输入端连接，所述超级电容控制器的DC‑DC控制输出端与所述双向DC‑DC变换器的控制输入端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁月娥，刘林，鲁少军，张鑫，王毅，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42