[发明专利]油田采油井三相永磁同步电机专用稳压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳压器，具体是一种油田采油井三相永磁同步电机专用稳压器。

背景技术

在陆上油田石油开采中，通常采用电动机做为动力，带动油井抽油装置，将石油抽出地面，再经管道运送到预定地点。因为油井的状况复杂，常有沙子堵转等情况，因此需要很大的启动转矩，然而在正常情况下，所需的转矩相对于启动和堵沙时要小几倍，如果采用三相异步电动机，为了适应启动和堵沙时的大转矩要术，常选的电机功率很大，但大多正常抽油过程中所需转矩又较小，会出现电力浪费的现象，再加上三相异步电动机功率因数偏低，所以电力浪费现象非常严重。近年来越来越多的油井更换为三相永磁同步电机，在同等额定功率的电机中，三相永磁同步电机比三相异步电机的启动转矩大得多，并且功率因数也比前者优越，在最佳工作状态下，不用补偿便可以达到或接近于1。

三相永磁同步电机对电源电压精度要求非常高，工作在电源电压正好等于其产生的反电动势的请况下，功率因数最高，可达到1。如果电源电压偏离最佳值，则功率因数大幅下降，产生大量无功功率和线损。目前传统的解决办法主要有两种：其一是采用无功补偿的方法，因为三相永磁同步电机在偏低电压情况下运行时呈现容性，而在偏高的电压情况下运行时呈现感性，因此补偿电路需要电力电容和电抗两种补偿，电路复杂，成本高；因电机制造工艺差异、油井负荷不同、电压波动或电机老化、退磁等因素，每个油井电机的所需补偿量是不同的，并且常变化，所以采用补偿方式并不能完全满足要求，经常发生补不到或补过的情况。其二是使用稳压器，通常，传统的稳压器使用前由人工设定输出稳压值后，便固定不变了，同样因电机制造工艺差异、油井负荷变化、电压波动或电机老化、退磁等因素，每个油井电机的反电动势是不同和变化的，不能使电机绐终工作在最佳状态。而三相永磁同步电机对电压非常敏感，稳压器输出值偏离其反电动势2V(相当于0.5％)，无功功率便明显增加。

发明内容

为了克服目前技术的不足之处，本发明的主要目的是提供一种通过采集电动机的电压、电流数据，自动计算实时的电压、电流幅值以及其相位、功率因数，对稳压器的稳压值做实时调整，使其始终工作在最佳状态的油田采油井三相永磁同步电机专用稳压器。

油田采油井三相永磁同步电机专用稳压器，它在三项电源与三相永磁同步电动机之间，设置电压补偿电路和测控电路两部分；所述电压补偿电路输入端接入入相电压线路(A1相、B1相、C1相三相输入)，输出端连接出相电压线路(A2相、B2相、C2相三相输出)；测控电路输入端连接出相电压线路(A2相、B2相、C2相)，输出端连入电压补偿电路。

所述电压补偿电路由变压器、调压器、步进电机、碳刷组成；变压器次级线圈接在相电路中，初级线圈两端接入滑动调压器滑动碳刷，并由步进电机带动碳刷在滑动式调压器上做相对运动；

所述测控电路包括一个进行A/D转换的STC12C5620AD集成电路和一个大功率三极管阵列集成电路ULN2803A；

测控电路其电路结构首先每一相均通过两级电流互感器串接的方式接入三个出相电压线路(A2相、B2相、C2相)；所述两级电流互感器串接，即每一相中，相线穿心通过第一级的互感器，将第一级的次级线穿心通过第二级的互感器，再将第二级的次级线分别通过二极管V4～6接入到集成电路STC12C5620AD的12～14管脚；STC12C5620AD的17～15管脚分别通过串联的二极管V1～3直接对应连接三个出相电压线路A2相、B2相、C2相；STC12C5620AD管脚12～17分别通过串接的电阻器R5～10接地；STC12C5620AD的20管脚以及STC12C5620AD的10管脚分别接开关电源5V管脚；开关电源5V管脚经电解电容C2接STC12C5620AD的1管脚，并且通过电解电容C1与接入STC12C5620AD的1管脚的电阻器R1并联后接地；STC12C5620AD的4、5管脚之间接由晶振G1和两电容C3、C4组成的电容三点式振荡电路；STC12C5620AD的2、3管脚分别对应连接ULN2803A的6、5管脚；STC12C5620AD的6、7、8、9管脚分别对应连接ULN2803A的4、3、2、1管脚；STC12C5620AD的10管脚和ULN2803A的9管脚分别接地；ULN2803A的18管脚DRA、16管脚DRB、14管脚DRC分别连入所述步进电机的A1相、A2相、A3相的DR端口；ULN2803A的17管脚DPA、15管脚DPB、13管脚DPC分别连入所述步进电机的A1相、A2相、A3相的DP端口。