一种直驱式螺杆泵抽油机变频驱动系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种直驱式螺杆泵抽油机变频驱动系统及其方法，模糊控制器的输出端分别连接转速PI调节器的输入端以及PWM合成模块的输入端，转速及位置检测模块和最大值模块的输入端分别与无刷直流电机连接，转速及位置检测模块的输出端分别连接转速PI调节器的输入端和PWM合成模块的输入端，转速PI调节器的输出端和最大值模块的输出端经电流滞环控制器、PWM合成模块和多电平逆变器连接无刷直流电机，多电平逆变器的电容桥臂经两电平电压滞环控制器与PWM合成模块的输入端连接，利用无刷直流电机脉宽方法驱动多电平逆变器生成控制逻辑信号，通过控制逻辑信号驱动无刷直流电机工作。本发明专利技术过程简单，精度高，动态性好，实现方便，具有明显的应用价值和优势。具有明显的应用价值和优势。具有明显的应用价值和优势。

【技术实现步骤摘要】
一种直驱式螺杆泵抽油机变频驱动系统及其方法


[0001]本专利技术属于抽油机驱动
，具体涉及一种直驱式螺杆泵抽油机变频驱动系统及其方法。

技术介绍

[0002]目前，大部分非自喷井都广泛采用游梁式采油机来实现采油，其缺点是需要经常性维护(如刮蜡等)、易抽空，而且能耗非常大，使用效率低。直接驱动电机已经越来越多地应用到石油开采领域。传统的电机传动系统是由电机与机械结构(减速机、滚珠丝杠、联轴器等)组成将旋转运动转换成旋转或直线运动。直接驱动系统与之相比，在设计上消除了机械传动环节的各种部件，从而将驱动电机直接和负载耦合。直接驱动系统消除了传动间隙，降低了对电机和负载进行惯性匹配的要求，并极大地降低了噪音；提高了机械系统的刚度和系统带宽，改善了系统的快速性和控制精度；减少了机械系统的维护工作，提高了系统的可靠性。因此，直驱式螺杆泵抽油机作为一种新型采油用电设备一直在国内大部分油田中逐步推广和应用中。
[0003]抽油机驱动技术随着科技的快速发展，抽油机的发展从直驱式螺杆泵抽油机、电潜泵抽油机、螺杆泵抽油机等几种不同的采油设备。采油系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直驱式螺杆泵抽油机变频驱动系统，其特征在于，包括模糊控制器，转速及位置检测模块和最大值模块，模糊控制器的输出端分别连接转速PI调节器的输入端以及PWM合成模块的输入端，转速及位置检测模块和最大值模块的输入端分别与无刷直流电机连接，转速及位置检测模块的输出端分别连接转速PI调节器的输入端和PWM合成模块的输入端，转速PI调节器的输出端和最大值模块的输出端经电流滞环控制器与PWM合成模块的输入端连接，PWM合成模块的输出端经多电平逆变器连接无刷直流电机，多电平逆变器的电容桥臂经两电平电压滞环控制器与PWM合成模块的输入端连接，利用无刷直流电机脉宽方法驱动多电平逆变器生成控制逻辑信号，通过控制逻辑信号驱动无刷直流电机工作。2.根据权利要求1所述的直驱式螺杆泵抽油机变频驱动系统，其特征在于，多电平逆变器包括并联连接的第1开关桥臂、第2开关桥臂和第3开关桥臂，第1开关桥臂、第2开关桥臂和第3开关桥臂的中点对应连接交流异步电机的三个绕组端；第1开关桥臂、第2开关桥臂和第3开关桥臂的两端分别连接构成两个公共连接端，两个公共连接端分别并联连接二极管桥臂两端，电容桥臂两端以及系统输入的直流电源Vdc正负极；二极管桥臂的中点与电容桥臂的中点连接，电容桥臂的中点与二极管桥臂的一端之间设置有功率开关S7，功率开关S7并联连接反向二极管d7，电容桥臂中点与二极管桥臂的另一端之间设置有功率开关S8，功率开关S8并联连接反向二极管d8。3.根据权利要求2所述的直驱式螺杆泵抽油机变频驱动系统，其特征在于，二极管桥臂包括串联连接的二极管d9和二极管d10，电容桥臂包括串联连接的电容C1和电容C2。4.根据权利要求2所述的直驱式螺杆泵抽油机变频驱动系统，其特征在于，第1开关桥臂包括串联连接的功率开关S1和功率开关S2，功率开关S1并联连接反向二极管d1，功率开关S2并联连接反向二极管d2；第2开关桥臂包括串联连接的功率开关S3和功率开关S4，功率开关S3并联连接反向二极管d3，功率开关S4并联连接反向二极管d4；第3开关桥臂包括串联连接的功率开关S5和功率开关S6，功率开关S5并联连接反向二极管d5，功率开关S6并联连接反向二极管d6。5.一种直驱式螺杆泵抽油机变频驱动方法，其特征在于，利用权利要求1至4中任一项所述的直驱式螺杆泵抽油机变频驱动系统，包括以下步骤：S1、检测抽油机的井液流量Q和井液粘度U，确定无刷直流电机实际转速W、转子位置信号The和无刷直流电机三相定子绕组电流Iabc，多电平逆变器电容桥臂的电压差Ev；S2、模糊控制器根据步骤S1得到的井液流量Q和井液粘度U确定无刷直流电机的参考转速Wref；S3、利用步骤S2得到的无刷直流电机的参考转速Wref，步骤S1得到的无刷直流电机实际转速W，无刷直流电机三相定子绕组电流Iabc和电压差Ev实现PWM合成，确定高速模式PWM合成和低速模式PWM合成；S4、当步骤S2得到的无刷直流电机的参考转速Wref大于模式切换常数W0，执行高速模式PWM合成，生成多电平逆变器的功率开关触发信号驱动无刷直流电机运行；S5、当步骤S2得到的无刷直流电机的参考转速Wref小于模式切换常数W0，根据步骤S1得到的电压差Ev计算工作模式M；S6、根据步骤S5得到的工作模式M选择低速运行的工作模式；当M等于1时，进入低速工作模式1的PWM合成；当M等于0时，进入低速工作模式2的PWM合成，生成多电平逆变器的功率
开关触发信号驱动无刷直流电机运行。6.根据权利要求5所述的直驱式螺杆泵抽油机变频驱动方法，其特征在于，步骤S2中，模糊控制器的模糊变量输入Q模糊论域为[0,1]，包括3个模糊子集，具体为：Q＝{NB，ZE，PB}，PB表示正大，ZE代表零，NB表示负大；模糊控制器的模糊变量输入U的模糊论域为[0，1]，包括3个模糊子集，具体为：U＝{NB，ZE，PB}；模糊控制器的模糊变量输出Wref的模糊论域为[
‑
1，1]，包括5个模糊子集，具体为：Wref＝{NB，NS，ZE，PS，PB}，NS表示负小，PS表示正小；模糊控制规则具体为：7.根据权利要求5所述的直驱式螺杆泵抽油机变频驱动方法，其特征在于，步骤S4中，高速模式PWM合成具体为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智信，林洋，李伟，郭艳丽，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：