螺杆泵控制器的製作方法

2023-12-09 14:38:41 1

專利名稱：螺杆泵控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種螺杆泵控制器，具體是指一種通過永磁同步電機驅動螺杆泵
的螺杆泵控制器。
背景技術：
現有的螺杆泵一般由異步電機驅動，採用異步電機的傳動控制系統較為成熟，但 也存在功率因數低、多臺電機同時運行時諧波汙染嚴重的問題，控制器龐雜、成本高，目前 也有採用同步電機驅動螺杆的螺杆泵控制器，採用矢量控制系統，由於矢量控制存在坐標 變換複雜，其控制器要求很高，且控制精度難於保證。

發明內容本實用新型針對現有技術存在的問題，提供一種通過永磁同步電機驅動螺杆泵並
採用閉環控制的螺杆泵控制器。 本實用新型採用的技術方案為 螺杆泵控制器，包括用於驅動螺杆泵的電機及控制電路，所述電機為永磁同步電 機，所述控制電路包括1)數位訊號處理器；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；數位訊號處理器的輸出端分別與第一脈寬 調製電路、第二脈寬調製電路相連，數位訊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相連， 第一脈寬調製電路輸出端與整流器相連，第二脈寬調製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，給定裝置用於提供電流、電壓和速度給定信號，第一、第二電流檢測器、電壓檢測 器和速度檢測器實時向數位訊號處理器發送檢測到的反饋信號，數位訊號處理器通過比較 給定信號和反饋信號，向第一、第二脈寬調製電路發送控制信號以控制整流器和逆變器輸 出信號，進而控制電機速度。 所述永磁同步電機還連接有制動電阻，逆變器與電機之間連有工作接觸器，制動 電阻與電機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 字信號處理器輸出端相連。 所述整流器和逆變器均採用6個IGBT組成的橋式電路。 所述整流器與逆變器之間並聯有濾波電容。 還設有監控信號採集器，其輸入端與數位訊號採集器輸出端相連，用於採集各檢 測電路檢測到的電流、電壓及轉速參數。 本實用新型的有益效果在於1)利用永磁同步電機驅動螺杆泵，採用閉環控制， 運行效率及控制精度高，有效減少諧波汙染，並且節約了電能；2)電機接有制動電阻，停電 時消耗電機運轉的能量，快速制動，有效防止因螺杆快速運轉而損壞設備或造成安全事故； 3)採用IGBT組成橋式電路，開關性能好；4)濾波電容有效消除整流器輸出的高次諧波；5)監控信號採集器，將各檢測電路檢測到的電流、電壓及轉速參數發送到監控中心的連接口 ， 通過無線遠程監控系統實現對油井的實時控制。

圖1為本實用新型的結構框圖。
具體實施方式
以下結合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明 參見圖1，螺杆泵控制器，包括用於驅動螺杆泵的電機3及控制電路，電機為永磁 同步電機，其運行狀態由逆變器決定，控制電路包括數位訊號處理器8(即DSP);給定裝置 13，輸出端與數位訊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位訊號處理器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，用於將交流電壓信號轉變為直流信號；第一脈寬調製電路6，輸入端與數位訊號處理 器相連，輸出端與整流器控制輸入端相連，用於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，用於將直流信號轉變為交流信號；第二脈寬調製電路5，輸 入端與數位訊號處理器8相連，輸出端與逆變器2控制輸入端相連，用於控制逆變器輸出波 形；第一、第二脈寬調製電路(P麗)6、5，將DSP處理輸出的低電壓信號轉換成可以驅動整流 器和逆變器中IGBT的電壓信號；速度檢測器ll，輸入端與電機相連，輸出端與數位訊號處 理器8輸入端相連，速度檢測器11可以採用絕對式編碼器、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換成數位訊號處理器8可以處理的信號，用於檢測電 機3的速度；第一電流檢測器7，輸入端與電源端相連，輸出端與數位訊號處理器8輸入端 相連，用於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為電 壓信號，將電壓信號傳送給DSP進行採樣檢測，然後通過DSP進行處理用來控制第一脈寬調 制電路6 ;第二電流檢測器4，輸入端與電機輸入端相連，輸出端與數位訊號處理器8輸入 端相連，用於檢測電機電流，由電流傳感器檢測，將電流的大小通過互感原理感應為電壓信 號，將電壓信號傳送給DSP進行採樣檢測，然後通過DSP進行處理用來控制第二脈寬調製電 路5 ;電壓檢測器12，輸入端與整流器電壓輸出端相連，輸出端與數位訊號處理器輸入端相 連，用於檢測整流器輸出電壓，其將母線電壓即直流濾波電容器9兩端電壓進行採集，並轉 換成數位訊號處理器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 實時向數位訊號處理器發送檢測到的電流、電壓及速度反饋信號，數位訊號處理器8採用 32位DSP處理電路，數位訊號處理器通過比較給定信號和反饋信號，並且通過處理與運算 將此部分信號轉換成脈寬調製信號輸出，向第一、第二脈寬調製電路發送控制信號以控制 整流器和逆變器輸出信號，進而控制電機速度。 永磁同步電機還連接有制動電阻14，逆變器2與電機3之間連有工作接觸器KM1， 制動電阻14與電機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位訊號處理器8輸出端相連。 整流器1和逆變器2均採用6個IGBT組成的橋式電路。 整流器1與逆變器2之間並聯有濾波電容9，採用直流濾波電容，將整流裝置1輸出的直流電進行濾波和穩定電壓。 還設有監控信號採集器15，其輸入端與數位訊號採集器輸出端相連，用於採集各 檢測電路檢測到的電流、電壓及轉速參數，通過GPRS等無線模塊與監控中心通訊連接，將 各檢測電路檢測到的電流、電壓及轉速參數發送到監控中心的連接口 ，通過無線遠程監控 系統實現對油井的實時控制，並且可將過電流、過電壓、模塊故障等故障通過GPRS網絡通 過簡訊形式發送給相關人員。 螺杆泵控制器根據螺杆泵在生產中實際的工況，平穩加減速、停電保護、實時控 制，可得到高效率的最佳效果。
權利要求螺杆泵控制器，包括用於驅動螺杆泵的電機(3)及控制電路，其特徵在於所述電機(3)為永磁同步電機，所述控制電路包括1)數位訊號處理器(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；數位訊號處理器(8)的輸出端分別與第一脈寬調製電路(6)、第二脈寬調製電路(5)相連，數位訊號處理器(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(3)相連，第一脈寬調製電路(6)輸出端與整流器(1)相連，第二脈寬調製電路(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(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)用於提供電流、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)實時向數位訊號處理器(8)發送檢測到的反饋信號，數位訊號處理器通過比較給定信號和反饋信號，向第一、第二脈寬調製電路(6、5)發送控制信號以控制整流器(1)和逆變器(2)輸出信號，進而控制電機(3)速度。
2. 如權利要求1所述的螺杆泵控制器，其特徵在於所述永磁同步電機(3)還連接有 制動電阻(14)，逆變器(2)與電機(3)之間連有工作接觸器(KM1)，制動電阻(14)與電機 (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 輸入端與數位訊號處理器(8)輸出端相連。
3. 如權利要求1或2所述的螺杆泵控制器，其特徵在於所述整流器(1)和逆變器(2) 均採用6個IGBT組成的橋式電路。
4. 如權利要求1或2所述的螺杆泵控制器，其特徵在於所述整流器(1)與逆變器(2) 之間並聯有濾波電容。
5. 如權利要求1或2所述的螺杆泵控制器，其特徵在於還設有監控信號採集器(15)， 其輸入端與數位訊號採集器(8)輸出端相連，用於採集各檢測電路檢測到的電流、電壓及 轉速參數。
專利摘要本實用新型提供一種通過永磁同步電機驅動螺杆泵的螺杆泵控制器，其包括永磁同步電機及控制電路，控制電路包括數位訊號處理器；整流器；逆變器；數位訊號處理器輸出端分別與第一脈寬調製電路、第二脈寬調製電路相連，數位訊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相連，第一脈寬調製電路輸出端與整流器相連，第二脈寬調製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輸入端相連，電壓檢測器與整流器電壓輸出端相連。本實用新型有益效果利用永磁同步電機驅動螺杆泵，採用閉環控制，運行效率高，節約電能。
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 優先權日2009年6月8日
發明者毛新建 申請人:杭州思佳電氣技術有限公司