變頻電機調速裝置的製作方法
2023-07-01 20:59:51
專利名稱：變頻電機調速裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種變頻電機調速裝置。
背景技術：
目前，抽油機是應用最普遍的石油開採機械設備之一，也是油田的耗電大戶。全國 各大油田均進入了二次開採、三次開採階段，開採難度高，各型抽油機在配用電動機時，為 了保證抽油機在各種工況下正常運行，也留有一定的功率餘量；隨著油井由淺入深的抽取， 油井的產液量越來越少，抽油機的負荷也相應減小。由於上述原因，就造成了抽油機的實際 負載率普遍偏低，大部分抽油機的效率在20% 30%之間，最高也不會超過50%，大馬拉 小車的現象比較嚴重，設備大多採用電容補償、星角Y/Δ、可控矽調壓、間抽控制等方法， 這些設備自動化運行程度低，導致油田作業人員人工勞動強度大。由於油田機採井抽油機 是一種大慣量變化負載，所採用的拖動設備是三相異步電機，普遍存在功率因數低，衝程不 可調，反發電白白消耗，自動化程度低等弊端。
發明內容本實用新型的目的是提供一種變頻電機調速裝置，該變頻電機調速裝置是結合油 田油井運行工況，將變頻控制技術、電能回饋技術、時間控制技術、多功況選擇技術合理的 優化統一，適應於不同工況的油井，降低電機功率，提高了轉矩，變頻輸出，使得啟動電流大 大降低，將反發電的能量經過逆變回饋到電網，提高功率因數到0. 95以上，提升效率達到 90%以上，在用電高峰時進行時間控制，在產量不降低的情況下，自動降低到合理的頻率， 大大減小電網的負荷，減少不必要的停電現象，保證用電安全，保證設備平穩運行，能始終 保持油井的最優產量、最節能的方式運行，完全解決油田生產中的以上問題，大大降低人工 的勞動強度、降低生產成本，實現油田的經濟運營，自動化運行，在良好的平穩運行前提下 最大限度的節約電能，有效的在不減產的情況下降低用電成本。本實用新型的進線三相電源接端子，端子分別接浪湧保護器和斷路器，斷路器分 別接電能表和能量回饋單元，電能表分別接變頻控制單元和電磁接觸器，變頻控制單元分 別接電磁接觸器和能量回饋單元，電磁接觸器接熱繼電器，另一端子分別接電磁接觸器、熱 繼電器和三相電動機，時間控制單元分別接中間繼電器、中間繼電器和中間繼電器，中間繼 電器分別接轉換開關和變頻控制單元，中間繼電器分別接轉換開關和變頻控制單元，中間 繼電器分別接轉換開關和變頻控制單元。變頻控制單元先把不可變的工頻電，通過六個二極體D1、D2、D3、D4、D5和D6整流 變成直流電，次直流電為脈動的直流電，經過Cl濾波得到一個平滑的直流電。RL為緩衝電 阻，是在變頻控制單元上電的瞬間限制濾波電容的充電電流，當電容Cl充電完成後，開關 Kl閉合，將RL短路。由Rl、R2、D7、D8、C2和Vl共同組成的制動電路，為了防止電機在減 速或者剎車時反發電造成的直流母線電壓過高，當高到一定程度，會把迴路裡面的整流管 或逆變管擊穿，為防止設備被損壞，能量回饋單元解決了這個問題。VD1、VD2、VD3、VD4、VD5
3和VD6構成了逆變環節，通過直流母線的電流，將直流電變為可調的交流電，供電機使用。為了有效的防止電機在減速或剎車產生的反發電對設備的影響，設計了能量反饋 裝置即能量回饋單元，將變頻控制單元中的DC+、DC-分別接到能量回饋單元中的DC+、DC-， 這樣將電機在減速或剎車時產生的多餘能量經過V1、V2、V3、V4、V5、V6和C3構成的逆變電 路變為電網相同相位，相同電壓，相同頻率的交流電，再經過Ll、L2、L3、C4、C5和C6構成的 濾波電路進行濾波，得到很純淨的三相電回饋到電網，經測試回饋到電網的電能達到反發 電電能的97%以上，有效節省電能。本實用新型的有益效果是1、根據實際需要，可以任意調整發動機運轉頻率，本實用新型可廣泛應用於抽油 機等大慣性負載。2、在抽油機上可降低電動機功率，提高功率因數達95%以上，起到緩起緩停的功 能，減少對機械部位的損害。3、在用電高峰進行時間控制，本實用新型會自動降低到合理頻率，從而減小電網 的負荷，減少不必要的停電，保證用電安全，保證產能，節省勞動成本。4、將反發電能量轉換成與電網同壓同頻同相的交流電壓，回饋能力達到發電能量 的97%以上，有效的節省電能。
圖1是本實用新型的原理方框圖。圖2是本實用新型之變頻控制單元的電路圖。圖3是本實用新型之能量回饋單元的電路圖。
具體實施方式
請參閱圖1所示，為本實用新型的實施例，本實用新型的進線三相電源接端子1， 端子1分別接浪湧保護器2和斷路器3，斷路器3分別接電能表4和能量回饋單元6，電能 表4分別接變頻控制單元5和電磁接觸器8，變頻控制單元5分別接電磁接觸器7和能量回 饋單元6，電磁接觸器8接熱繼電器9，端子10分別接電磁接觸器7、熱繼電器9和三相電動 機11，時間控制單元12分別接中間繼電器13、中間繼電器14和中間繼電器15，中間繼電器 13分別接轉換開關16和變頻控制單元5，中間繼電器14分別接轉換開關16和變頻控制單 元5，中間繼電器15分別接轉換開關16和變頻控制單元5。本實用新型的工作原理是由進線三相電源接到端子1上，端子1把電能分別接到 浪湧保護器2和斷路器3上，所述浪湧保護器起到防止雷電高點壓、電流竄入本裝置，所述 斷路器3得電後把電能送到電能表4 ；所述電能表4是電能計量單元，以保證單臺設備準確 計量電量，電能表4把電能送到變頻控制單元5，所述變頻控制單元5得電後，會把電流緩 緩升高，達到預設頻率後穩定運行，先把頻率不可調的交流電源變成直流電源，直流電源經 過逆變電路變為頻率可調的交流電源送給電磁接觸器7、端子10和電動機11，所述電動機 11會緩緩提升電流，達到預設頻率後穩定運行，在運行過程中，由於抽油機負載比較特殊， 會產生分發電現象且比較嚴重，此反發電電流會保存在變頻控制單元5內，如果反發電電 壓過高會損壞變頻控制單元5，通常所用的保護方法是用能耗電阻將其過量的電能消耗掉，
4而本實用新型的反發電通過變頻控制單元5上的DC+、DC-與能量回饋單元6的DC+、DC-相 連接，所述能量回饋單元6通過自動檢測變頻控制單元5的直流母線電壓，將直流環節的直 流電壓逆變到交流電網，從而到達能量回饋電網的目的，回饋到電網的電能達到反發電電 能的97%以上，有效節省電能。所述時間控制單元12進行四段時間調整，輸出對應四個常 開斷電器，分別送到中間繼電器13、中間繼電器14和中間繼電器15，再由所述選擇開關來 選擇適合現場工況的適應變頻，從而變頻器能在用電高峰時在產量不降低的情況下，自動 降低到合理的頻率，大大減少電網負荷，保證電網安全可靠運行，所述變頻控制單元5發生 故障時，電磁接觸器8會自動得電，電磁接觸器7會自動斷開，所述電磁接觸器8將送電給 熱接觸器9從而使電動機11得電，進行運轉，此功能為保證設備不間斷的運行，保證生產。如圖2所示，變頻控制單元5先把不可變的工頻電，通過六個二極體D1、D2、D3、D4、 D5和D6整流變成直流電，次直流電為脈動的直流電，經過Cl濾波得到一個平滑的直流電。 RL為緩衝電阻，是在變頻控制單元5上電的瞬間限制濾波電容的充電電流，當電容Cl充電 完成後，開關Kl閉合，將RL短路；由Rl、R2、D7、D8、C2和Vl共同組成的制動電路，為了防 止電機在減速或者剎車時反發電造成的直流母線電壓過高，當高到一定程度，會把迴路裡 面的整流管或逆變管擊穿，為防止設備被損壞，能量回饋單元6解決了這個問題。VD1、VD2、 VD3、VD4、VD5和VD6構成了逆變環節，通過直流母線的電流，將直流電變為可調的交流電， 供電機使用。如圖3所示，為了有效的防止電機在減速或剎車產生的反發電對設備的影響，設 置了能量反饋裝置即能量回饋單元6，將圖2中變頻控制單元5的DC+、DC-分別接到圖3中 能量回饋單元6的DC+、DC-，這樣將電機在減速或剎車時產生的多餘能量經過VI、V2、V3、 V4、V5、V6和C3夠成的逆變電路變為電網相同相位，相同電壓，相同頻率的交流電，再經過 L1、L2、L3、C4、C5和C6構成的濾波電路進行濾波，得到很純淨的三相電回饋到電網，經測試 回饋到電網的電能達到反發電電能的97%以上，有效節省電能。
權利要求一種變頻電機調速裝置，其特徵在於其進線三相電源接端子(1)，端子(1)分別接浪湧保護器(2)和斷路器(3)，斷路器(3)分別接電能表(4)和能量回饋單元(6)，電能表(4)分別接變頻控制單元(5)和電磁接觸器(8)，變頻控制單元(5)分別接電磁接觸器(7)和能量回饋單元(6)，電磁接觸器(8)接熱繼電器(9)，端子(10)分別接電磁接觸器(7)、熱繼電器(9)和三相電動機(11)，時間控制單元(12)分別接中間繼電器(13)、中間繼電器(14)和中間繼電器(15)，中間繼電器(13)分別接轉換開關(16)和變頻控制單元(5)，中間繼電器(14)分別接轉換開關(16)和變頻控制單元(5)，中間繼電器(15)分別接轉換開關(16)和變頻控制單元(5)。
2.根據權利要求1所述的一種變頻電機調速裝置，其特徵在於所述變頻控制單元(5) 先把不可變的工頻電，通過六個二極體Dl、D2、D3、D4、D5和D6整流變成直流電，次直流電 為脈動的直流電，經過Cl濾波得到一個平滑的直流電；RL為緩衝電阻，是在變頻控制單元 (5)上電的瞬間限制濾波電容的充電電流，當電容C 1充電完成後，開關Kl閉合，將RL短 路；由Rl、R2、D7、D8、C2和V1共同組成的制動電路，VD1、VD2、VD3、VD4、VD5和VD6構成了 逆變環節，通過直流母線的電流，將直流電變為可調的交流電，供電機使用。
3.根據權利要求1或2所述的一種變頻電機調速裝置，其特徵在於所述能量回饋單 元(6)的DC+、DC-分別接到變頻控制單元(5)的DC+、DC-,電機在減速或剎車時產生的多 餘能量經過Vl、V2、V3、V4、V5、V6和C3夠成的逆變電路變為電網相同相位，相同電壓，相同 頻率的交流電，再經過Li、L2、L3、C4、C5和C6構成的濾波電路進行濾波，得到很純淨的三 相電回饋到電網。
專利摘要本實用新型公開了一種變頻電機調速裝置，其進線三相電源接端子，端子分別接浪湧保護器和斷路器，斷路器分別接電能表和能量回饋單元，電能表分別接變頻控制單元和電磁接觸器，變頻控制單元分別接電磁接觸器和能量回饋單元，電磁接觸器接熱繼電器，另一端子分別接電磁接觸器、熱繼電器和三相電動機，時間控制單元分別接中間繼電器、中間繼電器和中間繼電器，中間繼電器分別接轉換開關和變頻控制單元，中間繼電器分別接轉換開關和變頻控制單元，中間繼電器分別接轉換開關和變頻控制單元；該變頻電機調速裝置適應於不同工況的油井，降低電機功率，使得啟動電流大大降低，將反發電的能量經過逆變回饋到電網，提高功率因數到0.95以上，提升效率達到90％以上。
文檔編號H02J3/38GK201733277SQ20102027641
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月30日 優先權日2010年7月30日
發明者侯中福, 張旭揚 申請人:松原市明悟節能設備有限公司