游梁式抽油机变频节能装置研究

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1、游梁式抽油机变频节能装置研究曲刚(材料学)指导教师：孙永兴(教授)摘要游梁式抽油机的载荷特点和其电动机的机械特性不匹配，造成了游梁式抽油机效率低、耗能大，存在“大马拉小车”的现象。针对这一问题，研制了一种采用WVF控制方式的变频调速系统，调节运行频率控制电机转速，能有效的实现抽油机的节能，达到降低采油成本的目的。分析了抽油机的节能机理及异步电动机变频调速理论，对变频调速系统的硬件和软件进行了设计。系统硬件部分由主电路、控制电路和故障保护电路组成。主电路部分包括整流电路、中间滤波电路、逆变电路和IPM驱动电路等，歼关器件IPM集IGBT驱动电路和多种保护功能于一体，具有高频化、模块化和

2、自保护等特点；控制电路以80C196MC为核心，其波形发生器产生三相互补的SPWM波形信号；系统保护电路包括过压欠压保护、过流保护、过热保护、限流启动、泵升限制和IPM故障保护电路。软件程序实现电机的启动、正反转、频率的给定、A／D中断、故障的判断及保护和SPWM波的生成。最后对变频调速系统进行了MATLAB／sIMuLINK系统仿真和实验，仿真和实验结果符合设计要求，表明系统设计方案可行。关键词：游梁式抽油机，变频调速，IPM，80C196MC，正弦脉宽调制ResearchonEnergySavingEquipmentwithVariableFrequencyControlTech

3、niqueofBeam-PumpingUnitsQuGang(MaterialEngineering)DirectedbyProfessorSUNYong—xingAbstractTheparticularworkingconditionofBeam·PumpingUnitsisanalyzed．TheaverageloadratioofBeam-PumpingUnitsislowandthewasteofenergyisgreat,becausetheloadcharacterofBeam-PumpingUnitscannotmatchthecharacterofelectromo

4、tor．Accordingtothiscircumstance，thispaperdevelopsaVariableVoltageVariableFrequency(VVVF)devicetosavepowerloss．ThisdevicecallsolvetheproblemoftheBeam·PumpingUnitsbasicallyandreducethecostofoilextraction．ThroughthetheoryanalyzingofenergysavingmethodofBeam-pumpingunitsandVVVFcontrolprinciple，theha

5、rdwareandsoftwareofthenewdevicebasedonIntel80C196MCaredesigned．Thehardwareiscomposedofmaincircuit，controlcircuitandfaultprotectioncircuit．Themaincircuitiscomposedofrectifier,filter，inverteranddrivecircuitofIPM，whichiSbuiltininvertercircuitsprovideoptimumgatedriveandprotectionforIGBT．Asthecoreof

6、controlcircuit，Intel80C196MCCanprovideSPWMwaveformsforthecontrolofmotorsfromitsWFGwhileotherformsofelectronicequipmentrequireprecisepowerwaveformgeneration．Faultprotectcircuitprovidesthewholesystemvariouskindsofprotectionincaseofovervoltage，overcurrent，overheathappening．Softwareprogramwassettoc

7、ontroltherotationofmotors，dealwithA／Dinterruption，setupfrequencyandgeneratewaveforms．FinallytheissimulatedbyMATLAB／SIMULlNK，andnecessaryperipheralcircuitisdesignedtocompletetheexperiment．Theresultisconsistentwiththetheoryandreveal