[发明专利]一种修井机蓄能式电控驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及油田修井机的动力驱动系统，具体涉及一种修井机蓄能式电控驱动系统。

背景技术

柴油机作为修井机的动力驱动已经是成熟技术，现场应用几十年了。我们发现现有的柴油机驱动存在如下缺点：1、效率很低，油耗费用成本非常高；2、调速范围小，一般调速比在1：8范围为内；3、起动力矩低，比额定转速下的力矩低得多，这和实际作业钩载起吊时要大扭矩的要求不相符！4、除了主传动箱外，还要配一个造价昂贵的可分档位的分动箱和变矩器，才能解决重载时的高力矩和常规工作时的快绳速问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种节省空间、节约材料、降低成本的修井机蓄能式电控驱动系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种修井机蓄能式电控驱动系统，其特征在于，该系统包括永磁电机、永磁电机控制器组件、蓄能组件，所述的永磁电机控制器组件分别连接永磁电机和蓄能组件。

所述的永磁电机采用错相位双三相绕组结构。

所述的错相位双三相绕组结构为错30°相位角的双三相绕组结构。

所述的永磁电机可选稀土永磁电机，该稀土永磁电机可作无刷直流电机或永磁同步电机运行。

所述的永磁电机控制器组件包括第一断路器、三相可控整流桥、平波电抗器、电容器组、第一IGBT三相桥、第二IGBT三相桥、限流电阻、IGBT模块，所述的第一断路器的输入接三相交流输入电源，其输出接三相可控整流桥的交流输入端子，所述的三相可控整流桥的共阴极接平波电抗器的输入端，其共阳极接共用直流母线负极，所述的平波电抗器的输出端接共用直流母线正极，所述的电容器组的正极接共用直流母线正极，其负极接共用直流母线负极，所述的第一IGBT三相桥的共集电极分别接共用直流母线正极，其共发射极分别接共用直流母线负极，第一IGBT三相桥的三相交流输出分别接永磁电机的三相绕组，所述的第二IGBT三相桥的共集电极分别接共用直流母线正极，其共发射极分别接共用直流母线负极，第二IGBT三相桥的三相交流输出分别接永磁电机的三相绕组，所述的IGBT模块的上管集电极接共用直流母线正极，其下管发射极接第二断路器的输入，所述的限流电阻的一端接共用直流母线正极，另一端接IGBT模块的上管与下管的共用端。

所述的第一IGBT三相桥、第二IGBT三相桥分别驱动永磁电机的三相绕组，实现12脉波逆变输出，三相可控整流桥、限流电阻和IGBT模块对蓄电池组的充电电流和稳压浮充控制，永磁电机运行在重载高力矩大电流或修井机下管作业发电时，限流电阻和IGBT模块实现大电流供电和发电时的蓄能控制。

所述的永磁电机控制器组件采用有位置信号调速控制，永磁电机安装位置信号编码器或位置信号传感器，永磁电机可以无刷启动，同步运行。

所述的蓄能组件包括蓄电池组和第二断路器，该第二断路器的输出端分别接蓄电池组相对应的正极和负极。

本发明修井机蓄能式电控驱动系统将永磁电机、永磁电机电机控制器和蓄电池组综合设计制造在一起，构成一个完整的修井机蓄能式电控驱动系统，并将永磁电机及其控制器设计制造成错30°相位角的双三相结构，实现12脉波逆变输出，同时将永磁电机电机控制器的整流电路同时设计成蓄电池组的智能充电器，减小了体积，节约了成本。

与现有技术相比，本发明的主要优点在于：

1.本发明修井机蓄能式电控驱动系统与柴油机动力系统相比，修井机的动力效率可提高60％！

在柴油机动力系统中，柴油机的效率一般在28～40％，机械传动效率一般在70％(变矩器、主传动箱、分传动箱、大钩滑轮组)，因此综合效率一般不到28％。在本发明修井机蓄能式电控驱动系统方案中，永磁电机电机及其控制器的效率达85％～90％以上，机械传动效率在81％以上(没有变矩器，没有分动箱)，其综合效率为68.8％以上，比柴油机动力系统高40％。由于本发明修井机蓄能式电控驱动系统中具有蓄电池储能组件，所以，可以把修井机下管作业时的势能转为电能存储到蓄电池储能组件中，此项功能又可以节约电能20％。因此本发明修井机蓄能式电控驱动系统的效率要比柴油机动力系统至少高60％！

2.本发明修井机蓄能式电控驱动系统有效的解决了重载时修井机对电网的大冲击和下管作业时将势能转为电能储存再利用的节能问题，可使供电容量比没有蓄电池组时的方案降低50％。

3.本发明修井机蓄能式电控驱动系统省去了昂贵的变矩器和分动箱，提高了机械传动效率，减小了体积和重量，节约了国家的钢材，降低了机械传动的制造成本。