[发明专利]一种基于超级电容器的直流高压磕头机自动节能系统

说明书

本发明公开了一种基于超级电容器的直流高压磕头机自动节能系统，包括变频器，变频器的直流母线与直流接触器、BUCK/BOOST功率转换电路、储能单元并组成串联回路；还包括与储能单元通信连接的单片机系统主板，单片机系统主板连接有BUCK/BOOST前级PWM处理电路，BUCK/BOOST前级PWM处理电路包含死区逻辑处理电路、光耦隔离、IGBT功率驱动与保护电路。采用超级电容模组作为储能单元回收电机发电电量后，当电机再次处于耗电状态时，系统优先使用所回收的电能用于本磕头机内部，更加节能且不对外电网造成任何影响。

技术领域

本发明涉及石油开采设备技术领域，具体的说，是一种油田抽油机的能量回收装置，更涉及一种基于超级电容器的直流高压磕头机自动节能系统。

背景技术

油田抽油机是石油开采中的必要设备，在目前行业中主要以磕头机为主。就单磕头机来说，其数量高达10万台以上。其电机总容量在3500万KW以上，年耗电量达百亿度以上，磕头机用电量约占油田总用电量的40％。为了提高效率，逐步采用了变频器控制电机，但因磕头机的自身特性，在一个工作周期中会有2个电机发电状态，电机所发电量会提高变频器直流母线的电压给变频电路带来风险。目前的处理方案都是在采用变频器的同时使用刹车电阻将电机所发电量变量成热能释放，这从能源角度来说是一种浪费。如何才能高效率的利用电机发电量成为磕头机应用的一个新的课题，目前在实验研发中有相关技术专家提到出将电机发电量通过专门的电网并网逆变器逆变成与电网同频同相的三相交流电并回馈到电网。但是从磕头机的运行工况分析，电机发电的周期短，属于间断性能量，并且每次发电电量比较小。因并网逆变器的技术难度高、自耗大、效率低，并且需要频繁重复启动，一方面影响自身的可靠性，另一方面这种间断性能量回馈到电网也会对电网造成二次污染，并且其所回馈的电量并不能抵消用电电量，不能给用户带来实际的经济利益，反而增加了用户的使用成本，所以这种方式只能作为实验室研究，不能得到用户的认可。如何才能在实际工程中将电机所发电量高效率的二次利用，实现节能的同时不对外界电网造成影响，并且让用户直接体验到节能系统所带来的经济效益，是当下需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超级电容器的直流高压磕头机自动节能系统，用于解决现有技术中无法将电机发电量进行回收重利用、降低用户用电成本的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种基于超级电容器的直流高压磕头机自动节能系统，包括与三相电网连接的变频器和三相交流接触器，所述变频器的直流母线与直流接触器、BUCK/BOOST功率转换电路、储能单元并组成串联回路；还包括与所述直流接触器、BUCK/BOOST功率转换电路连接的单片机系统主板，所述单片机系统主板与储能单元通信连接，单片机系统主板与BUCK/BOOST功率转换电路之间连接有BUCK/BOOST前级PWM处理电路，所述BUCK/BOOST前级PWM处理电路包括与单片机系统主板连接的BUCK模块PWM处理电路和BOOST模块PWM处理电路，所述BUCK模块PWM处理电路和BOOST模块PWM处理电路之间连接死区处理逻辑电路，BUCK模块PWM处理电路和BOOST模块PWM处理电路分别连接光耦隔离、IGBT功率驱动与保护电路后与所述BUCK/BOOST功率转换电路的升压/降压控制端连接。

工作原理：