[发明专利]基于公共直流母线的多机驱动变频节能装置及抽油机

说明书

技术领域

本发明涉及一种变频节能装置，具体涉及一种基于公共直流母线的多机驱动变频节能装置及抽油机。

背景技术

游梁式抽油机又名磕头机，属于油田开采领域中广泛应用的一种石油抽油设备。目前，抽油机具有运行效率低、功率因数低和电能浪费大等问题，例如，抽油机的用电量约占油田总用电量的40％，其平均运行效率只有25％左右。因此，如何有效提高抽油机的运行效率，降低抽油机的用电量属于石油行业研究的重点方向，直接影响石油行业整体的节能效果。

现有技术中，抽油机的电机通常连接两象限变频器，具体的，两象限变频器采用二极管整流桥将来自电网的交流电转换成直流电，然后采用IGBT逆变技术将直流电转化成电压频率皆可调整的交流电，进而控制交流电动机。

而对于抽油机，由于抽油机属于位能性负载，尤其是在配重不平衡时，在抽油机工作的一个冲程周期中，会出现电动机转子转速大于电机的同步转速的情况，从而使电动机变为发电状态。处于发电状态的电动机的回馈能量非常高，会引起主回路直流母线电压升高，而当主回路直流母线电压过高时会导致变频器无法正常工作。

由于两象限变频器采用二极管整流桥，无法实现能量的双向流动，所以不具有将电机回馈能量送回电网的功能。目前，为解决电动机的能量回馈问题，通常采用以下方法：如图1所示，在变频器的中间直流环节增加制动耗能电阻，通过制动耗能电阻消耗掉电动机回馈的能量。

上述方法主要存在以下问题：(1)两象限变频器所采用的二极管整流桥会对电网产生严重谐波污染，降低了功率因数；(2)回馈能量被制动耗能电阻直接消耗掉，浪费了电能；(3)每台抽油机均需要配置一台变压器和一台变频器，每个变频器都具有整流环节，对于多台抽油机相距较近的场合，浪费了系统资源，增加了系统成本。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于公共直流母线的多机驱动变频节能装置及抽油机，能充分利用电动机的回馈能量，达到节能目的；同时还提高了功率因数、系统的可靠性以及降低了系统成本。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于公共直流母线的多机驱动变频节能装置，包括供电电网、变压器、集成PWM整流装置、公共直流母线、一个以上逆变装置和一个以上被驱动的电机；所述供电电网输出的三相交流电连接到所述变压器的输入端；所述变压器的输出端连接到所述集成PWM整流装置的输入端；所述集成PWM整流装置的输出端连接到所述公共直流母线的输入端；所述公共直流母线的输出端分别连接到一台以上所述逆变装置的输入端；每台所述逆变装置的输出端唯一连接一台所述电机的输入端。

优选的，所述集成PWM整流装置包括串联的熔断器、断路器、上电缓冲电路、接触器、输入滤波电抗器和PWM整流器；并且，所述接触器并联有预充电电阻。

优选的，所述PWM整流器为PWM脉宽调制可控制的IGBT整流电路。

优选的，所述逆变装置包括串联的短路保护电路、缓冲电路和逆变器。

优选的，所述短路保护电路包括串联的断路器和熔断器。

优选的，所述短路保护电路为两路，包括第一短路保护电路和第二短路保护电路；所述第一短路保护电路与所述公共直流母线的正母线串联，所述第二短路保护电路与所述公共直流母线的负母线串联。

本发明提供一种抽油机，包括上述的基于公共直流母线的多机驱动变频节能装置。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种基于公共直流母线的多机驱动变频节能装置及抽油机，具有以下优点：(1)每台抽油机配置一台四象限变频器，当电动机处于发电状态时，回馈能量可以通过PWM整流器回馈给电网，从而充分利用了回馈能量，达到节能目的；同时也降低了回馈电流对电网侧的谐波污染，提高了功率因数和系统的可靠性；(2)当使用多台抽油机时，各台抽油机各自独立配置逆变装置，但共用整流装置，从而降低了系统成本。

附图说明

图1为现有技术提供的抽油机驱动装置的结构示意图；

图2为本发明提供的基于公共直流母线的多机驱动变频节能装置的结构示意图；

图3为本发明提供的集成PWM整流装置的结构示意图；

图4为本发明提供的共直流母线的连接两个电动机的逆变装置的结构示意图；

图5为本发明提供的共直流母线的连接一个电动机的逆变装置的结构示意图；

其中，1---公共直流母线；2---短路保护及缓冲装置；3---逆变器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明：