專利名稱：螺桿泵控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種螺桿泵控制器，具體是指一種通過永磁同步電機(jī)驅(qū)動螺桿泵
的螺桿泵控制器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的螺桿泵一般由異步電機(jī)驅(qū)動，采用異步電機(jī)的傳動控制系統(tǒng)較為成熟，但 也存在功率因數(shù)低、多臺電機(jī)同時運(yùn)行時諧波污染嚴(yán)重的問題，控制器龐雜、成本高，目前 也有采用同步電機(jī)驅(qū)動螺桿的螺桿泵控制器，采用矢量控制系統(tǒng)，由于矢量控制存在坐標(biāo) 變換復(fù)雜，其控制器要求很高，且控制精度難于保證。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種通過永磁同步電機(jī)驅(qū)動螺桿泵并
采用閉環(huán)控制的螺桿泵控制器。 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為 螺桿泵控制器，包括用于驅(qū)動螺桿泵的電機(jī)及控制電路，所述電機(jī)為永磁同步電 機(jī)，所述控制電路包括1)數(shù)字信號處理器；2)整流器其電壓輸入端與電源端相連；3)逆 變器其電壓輸入端與整流器電壓輸出端相連；數(shù)字信號處理器的輸出端分別與第一脈寬 調(diào)制電路、第二脈寬調(diào)制電路相連，數(shù)字信號處理器的輸入端分別與給定裝置、速度檢測 器、第一電流檢測器、第二電流檢測器、電壓檢測器相連，速度檢測器的輸入端與電機(jī)相連， 第一脈寬調(diào)制電路輸出端與整流器相連，第二脈寬調(diào)制電路輸出端與逆變器相連；第一電 流檢測器與電源端相連，第二電流檢測器與電機(jī)輸入端相連，電壓檢測器與整流器電壓輸 出端相連，給定裝置用于提供電流、電壓和速度給定信號，第一、第二電流檢測器、電壓檢測 器和速度檢測器實(shí)時向數(shù)字信號處理器發(fā)送檢測到的反饋信號，數(shù)字信號處理器通過比較 給定信號和反饋信號，向第一、第二脈寬調(diào)制電路發(fā)送控制信號以控制整流器和逆變器輸 出信號，進(jìn)而控制電機(jī)速度。 所述永磁同步電機(jī)還連接有制動電阻，逆變器與電機(jī)之間連有工作接觸器，制動 電阻與電機(jī)之間連有能耗制動接觸器，工作接觸器和能耗接觸器互鎖，其控制輸入端與數(shù) 字信號處理器輸出端相連。 所述整流器和逆變器均采用6個IGBT組成的橋式電路。 所述整流器與逆變器之間并聯(lián)有濾波電容。 還設(shè)有監(jiān)控信號采集器，其輸入端與數(shù)字信號采集器輸出端相連，用于采集各檢 測電路檢測到的電流、電壓及轉(zhuǎn)速參數(shù)。 本實(shí)用新型的有益效果在于1)利用永磁同步電機(jī)驅(qū)動螺桿泵，采用閉環(huán)控制， 運(yùn)行效率及控制精度高，有效減少諧波污染，并且節(jié)約了電能；2)電機(jī)接有制動電阻，停電 時消耗電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的能量，快速制動，有效防止因螺桿快速運(yùn)轉(zhuǎn)而損壞設(shè)備或造成安全事故； 3)采用IGBT組成橋式電路，開關(guān)性能好；4)濾波電容有效消除整流器輸出的高次諧波；5)監(jiān)控信號采集器，將各檢測電路檢測到的電流、電壓及轉(zhuǎn)速參數(shù)發(fā)送到監(jiān)控中心的連接口 ， 通過無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對油井的實(shí)時控制。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明 參見圖1，螺桿泵控制器，包括用于驅(qū)動螺桿泵的電機(jī)3及控制電路，電機(jī)為永磁 同步電機(jī)，其運(yùn)行狀態(tài)由逆變器決定，控制電路包括數(shù)字信號處理器8(即DSP);給定裝置 13，輸出端與數(shù)字信號處理器輸入端相連，給定裝置13由無線操作器或有線操作器輸入給 定值，將電壓、電流和速度等給定信號傳送給數(shù)字信號處理器8， DSP將接收到的給定信號 及檢測電路檢測到的反饋信號來處理和控制整個控制器；整流器1，電壓輸入端與電源端 相連，用于將交流電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘枺坏谝幻}寬調(diào)制電路6，輸入端與數(shù)字信號處理 器相連，輸出端與整流器控制輸入端相連，用于控制整流器輸出波形；逆變器2，電壓輸入 端與整流器l電壓輸出端相連，用于將直流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣餍盘?；第二脈寬調(diào)制電路5，輸 入端與數(shù)字信號處理器8相連，輸出端與逆變器2控制輸入端相連，用于控制逆變器輸出波 形；第一、第二脈寬調(diào)制電路(P麗)6、5，將DSP處理輸出的低電壓信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動整流 器和逆變器中IGBT的電壓信號；速度檢測器ll，輸入端與電機(jī)相連，輸出端與數(shù)字信號處 理器8輸入端相連，速度檢測器11可以采用絕對式編碼器、增量式編碼器或者速度傳感器， 將編碼器或速度傳感器檢測到信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號處理器8可以處理的信號，用于檢測電 機(jī)3的速度；第一電流檢測器7，輸入端與電源端相連，輸出端與數(shù)字信號處理器8輸入端 相連，用于檢測電源端輸出電流，由電流傳感器檢測，將電流的大小通過互感原理感應(yīng)為電 壓信號，將電壓信號傳送給DSP進(jìn)行采樣檢測，然后通過DSP進(jìn)行處理用來控制第一脈寬調(diào) 制電路6 ;第二電流檢測器4，輸入端與電機(jī)輸入端相連，輸出端與數(shù)字信號處理器8輸入 端相連，用于檢測電機(jī)電流，由電流傳感器檢測，將電流的大小通過互感原理感應(yīng)為電壓信 號，將電壓信號傳送給DSP進(jìn)行采樣檢測，然后通過DSP進(jìn)行處理用來控制第二脈寬調(diào)制電 路5 ;電壓檢測器12，輸入端與整流器電壓輸出端相連，輸出端與數(shù)字信號處理器輸入端相 連，用于檢測整流器輸出電壓，其將母線電壓即直流濾波電容器9兩端電壓進(jìn)行采集，并轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號處理器8可以接收的信號；第一、第二電流檢測器、電壓檢測器及速度檢測器 實(shí)時向數(shù)字信號處理器發(fā)送檢測到的電流、電壓及速度反饋信號，數(shù)字信號處理器8采用 32位DSP處理電路，數(shù)字信號處理器通過比較給定信號和反饋信號，并且通過處理與運(yùn)算 將此部分信號轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制信號輸出，向第一、第二脈寬調(diào)制電路發(fā)送控制信號以控制 整流器和逆變器輸出信號，進(jìn)而控制電機(jī)速度。 永磁同步電機(jī)還連接有制動電阻14，逆變器2與電機(jī)3之間連有工作接觸器KM1， 制動電阻14與電機(jī)3之間連有能耗制動接觸器KM2，工作接觸器KM1和能耗接觸器KM2互 鎖，它們的控制輸入端與數(shù)字信號處理器8輸出端相連。 整流器1和逆變器2均采用6個IGBT組成的橋式電路。 整流器1與逆變器2之間并聯(lián)有濾波電容9，采用直流濾波電容，將整流裝置1輸出的直流電進(jìn)行濾波和穩(wěn)定電壓。 還設(shè)有監(jiān)控信號采集器15，其輸入端與數(shù)字信號采集器輸出端相連，用于采集各 檢測電路檢測到的電流、電壓及轉(zhuǎn)速參數(shù)，通過GPRS等無線模塊與監(jiān)控中心通訊連接，將 各檢測電路檢測到的電流、電壓及轉(zhuǎn)速參數(shù)發(fā)送到監(jiān)控中心的連接口 ，通過無線遠(yuǎn)程監(jiān)控 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對油井的實(shí)時控制，并且可將過電流、過電壓、模塊故障等故障通過GPRS網(wǎng)絡(luò)通 過短信形式發(fā)送給相關(guān)人員。 螺桿泵控制器根據(jù)螺桿泵在生產(chǎn)中實(shí)際的工況，平穩(wěn)加減速、停電保護(hù)、實(shí)時控 制，可得到高效率的最佳效果。
權(quán)利要求螺桿泵控制器，包括用于驅(qū)動螺桿泵的電機(jī)(3)及控制電路，其特征在于所述電機(jī)(3)為永磁同步電機(jī)，所述控制電路包括1)數(shù)字信號處理器(8)；2)整流器(1)其電壓輸入端與電源端相連；3)逆變器(2)其電壓輸入端與整流器(1)電壓輸出端相連；數(shù)字信號處理器(8)的輸出端分別與第一脈寬調(diào)制電路(6)、第二脈寬調(diào)制電路(5)相連，數(shù)字信號處理器(8)的輸入端分別與給定裝置(13)、速度檢測器(11)、第一電流檢測器(7)、第二電流檢測器(4)、電壓檢測器(12)相連，速度檢測器(11)的輸入端與電機(jī)(3)相連，第一脈寬調(diào)制電路(6)輸出端與整流器(1)相連，第二脈寬調(diào)制電路(5)輸出端與逆變器(2)相連；第一電流檢測器(7)與電源端相連，第二電流檢測器(4)與電機(jī)(3)輸入端相連，電壓檢測器(12)與整流器(1)電壓輸出端相連，給定裝置(13)用于提供電流、電壓和速度給定信號，第一、第二電流檢測器(7、4)、電壓檢測器(12)和速度檢測器(11)實(shí)時向數(shù)字信號處理器(8)發(fā)送檢測到的反饋信號，數(shù)字信號處理器通過比較給定信號和反饋信號，向第一、第二脈寬調(diào)制電路(6、5)發(fā)送控制信號以控制整流器(1)和逆變器(2)輸出信號，進(jìn)而控制電機(jī)(3)速度。
2. 如權(quán)利要求1所述的螺桿泵控制器，其特征在于所述永磁同步電機(jī)(3)還連接有 制動電阻(14)，逆變器(2)與電機(jī)(3)之間連有工作接觸器(KM1)，制動電阻(14)與電機(jī) (3)之間連有能耗制動接觸器(KM2)，工作接觸器(KM1)和能耗接觸器(KM2)互鎖，其控制 輸入端與數(shù)字信號處理器(8)輸出端相連。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的螺桿泵控制器，其特征在于所述整流器(1)和逆變器(2) 均采用6個IGBT組成的橋式電路。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的螺桿泵控制器，其特征在于所述整流器(1)與逆變器(2) 之間并聯(lián)有濾波電容。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的螺桿泵控制器，其特征在于還設(shè)有監(jiān)控信號采集器(15)， 其輸入端與數(shù)字信號采集器(8)輸出端相連，用于采集各檢測電路檢測到的電流、電壓及 轉(zhuǎn)速參數(shù)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種通過永磁同步電機(jī)驅(qū)動螺桿泵的螺桿泵控制器，其包括永磁同步電機(jī)及控制電路，控制電路包括數(shù)字信號處理器；整流器；逆變器；數(shù)字信號處理器輸出端分別與第一脈寬調(diào)制電路、第二脈寬調(diào)制電路相連，數(shù)字信號處理器輸入端分別與給定裝置、速度檢測器、第一電流檢測器、第二電流檢測器、電壓檢測器相連，速度檢測器的輸入端與電機(jī)相連，第一脈寬調(diào)制電路輸出端與整流器相連，第二脈寬調(diào)制電路輸出端與逆變器相連；第一電流檢測器與電源端相連，第二電流檢測器與電機(jī)輸入端相連，電壓檢測器與整流器電壓輸出端相連。本實(shí)用新型有益效果利用永磁同步電機(jī)驅(qū)動螺桿泵，采用閉環(huán)控制，運(yùn)行效率高，節(jié)約電能。
文檔編號H02P6/08GK201461396SQ200920121579
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者毛新建 申請人:杭州思佳電氣技術(shù)有限公司