一种电潜泵控制电源的制作方法

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1.本实用新型涉及电潜泵技术领域，特别是涉及一种电潜泵控制电源。

背景技术：

2.电潜泵机组，又称潜油电泵，由潜油电机和离心泵组成，是油田进行原油开采的举升设备。潜油电机的输入电压与潜油电机功率的大小有关。电潜泵工作时，将潜油电机和离心泵一起下入到油井动液面以下，由于电机电缆较长，存在压降，因此，电潜泵机组的供电设备需要提供不同的电压输出。
3.现有技术中，电潜泵机组的供电设备使用多抽头的变压器或中压变频器，中压变频器使用多电平逆变器，技术复杂性高，与低压变频器相比，可靠性和技术成熟度差了很多。目前在电潜泵井上属于实验性应用，普及率低。而使用多抽头的变压器作为电潜泵机组的供电电源，不具备变频变压的功能。
4.电潜泵机组的采油能力是按照油田的产液能力确定的，现有技术中的电潜泵机组工作时存在以下问题：
5.1.当油井开采一段时间后，井下生产条件变化，井筒内动液面下降，井下压力降低，从而导致电潜泵机组采液量减少，出现“大马拉小车”现象，即电机处于低效状态运行，电能损耗大。
6.2.当供电电网电压发生波动时，电机运行电流增大，电机运行效率降低，浪费了电能。

技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种电潜泵控制电源，以提高运行效率，从而节省电能。
8.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
9.一种电潜泵控制电源，所述控制电源包括：电压输入电路、逆变器、升压变压器、检测电路和控制器；
10.所述电压输入电路、所述逆变器、所述升压变压器和所述检测电路依次连接；所述控制器分别与所述检测电路的输出端和所述逆变器的输入端连接；所述检测电路还与设置在油井内的电潜泵的电机连接；
11.所述电压输入电路用于提供直流电压；
12.所述逆变器用于将所述直流电压转换成交变电压；
13.所述升压变压器用于对所述交变电压进行升压得到升压电压；
14.所述检测电路用于检测所述电机的实际电压和实际电流；
15.所述控制器用于根据所述实际电压和所述实际电流，调用第一设定指令作用于所述逆变器，以调整所述交变电压的电压幅值。
16.可选地，所述电压输入电路包括：交流电输入电路和转换电路；
17.所述交流电输入电路的输出端与所述转换电路的输入端连接；所述转换电路的输
出端与所述逆变器的输入端连接；
18.所述交流电输入电路用于提供交流电压；
19.所述转换电路用于将所述交流电压转换成所述直流电压。
20.可选地，所述转换电路包括：电抗器和整流电路；
21.所述电抗器的输入端与所述交流电输入电路的输出端连接；所述电抗器的输出端与所述整流电路的输入端连接；所述整流电路线的输出端与所述逆变器的输入端连接；
22.所述整流电路用于将经过所述电抗器的交流电压转换成所述直流电压。
23.可选地，所述整流电路，包括：整流器和直流母线；
24.所述整流器的输入端与所述电抗器的输出端连接；所述整流器的输出端与所述直流母线的输入端连接；所述直流母线的输出端与所述逆变器的输入端连接；
25.所述整流器用于将经过所述电抗器的交流电压进行转换，得到初始直流电压；
26.所述直流母线用于对所述初始直流电压进行滤波，得到所述直流电压。
27.可选地，所述控制电源还包括：电容滤波器；
28.所述电容滤波器的输入端与所述升压变压器的输出端连接，所述电容滤波器的输出端与所述检测电路的输入端连接。
29.可选地，所述控制电源还包括：采集设备；
30.所述采集设备设置在油井内，且分别与所述电机和所述控制器连接；所述采集设备用于采集所述电机在油井中的参数数据；所述参数数据至少包括：井下压力、油井动液面和所述电机的流量；
31.所述控制器还用于根据所述参数数据，调用第二设定指令作用至所述逆变器，以调整所述交变电压的频率。
32.可选地，所述采集设备包括：压力传感器、高度传感器和流量传感器；
33.所述压力传感器用于采集所述井下压力；所述高度传感器用于采集所述油井动液面；所述流量传感器用于采集所述电机的流量。
34.可选地，所述控制电源，还包括：通讯接口；
35.所述通讯接口分别与所述控制器、所述采集设备和所述检测电路连接；所述通讯接口用于传输所述参数数据、所述实际电压和所述实际电流。
36.根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
37.本实用新型提供了一种电潜泵控制电源，电压输入电路、逆变器、升压变压器和检测电路依次连接，检测电路与设置在油井内的电潜泵的电机连接，通过检测电路检测到的电机的实际电压和实际电流，并进行反馈，经逆变器对交变电压的电压幅值进行调整，进而对输出的升压电压的大小进行调整。由于逆变器和升压变压器的存在，能够对交变电压进行调整，继而调整电机的运行电流，从而提高电机的功率因数和运行效率，进而减少了电机在井下电能的损耗，使得该控制电源起到节能减耗的作用；因此，本实用新型能够提高运行效率，从而节省电能。
附图说明
38.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的
一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本实用新型实施例提供的电潜泵控制电源的结构图。
40.符号说明：
41.电压输入电路-1、逆变器-2、升压变压器-3、检测电路-4、控制器-5、交流电输入电路-6、转换电路-7、整流器-8、直流母线-9、电容滤波器-10、采集设备-11、电抗器-12、电机-13。
具体实施方式
42.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.本实用新型的目的是提供一种电潜泵控制电源，电压输入电路、逆变器、升压变压器和检测电路依次连接，检测电路与设置在油井内的电潜泵的电机连接，通过检测电路检测到的电机的实际电压和实际电流，并进行反馈，经逆变器对交变电压的电压幅值进行调整，进而对输出的升压电压的大小进行调整。由于逆变器和升压变压器的存在，能够对交变电压进行调整，继而调整电机的运行电流，从而提高电机的功率因数和运行效率，进而减少了电机在井下电能的损耗，使得该控制电源起到节能减耗的作用；因此，本实用新型能够提高运行效率，从而节省电能。
44.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
45.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种电潜泵控制电源，该控制电源包括：电压输入电路1、逆变器2、升压变压器3、检测电路4和控制器5。
46.电压输入电路1、逆变器2、升压变压器3和检测电路4依次连接；控制器5分别与检测电路4的输出端和逆变器2的输入端连接；检测电路4还与设置在油井内的电潜泵的电机13连接。控制器采用的是plc，型号是西门子s7-200。
47.电压输入电路1用于提供直流电压。
48.具体地，电压输入电路1包括：交流电输入电路6和转换电路7。
49.交流电输入电路6的输出端与转换电路7的输入端连接；转换电路7的输出端与逆变器2的输入端连接。
50.交流电输入电路6用于提供交流电压；转换电路7用于将交流电压转换成直流电压。
51.进一步地，转换电路7包括：电抗器12和整流电路。
52.电抗器12的输入端与交流电输入电路6的输出端连接；电抗器12的输出端与整流电路的输入端连接；整流电路的输出端与逆变器2的输入端连接。
53.整流电路用于将经过电抗器12的交流电压转换成直流电压。
54.整流电路，包括：整流器8和直流母线9。
55.整流器8的输入端与电抗器12的输出端连接；整流器8的输出端与直流母线9的输
入端连接；直流母线9的输出端与逆变器2的输入端连接。
56.整流器8用于将经过电抗器12的交流电压进行转换，得到初始直流电压。
57.直流母线9用于对初始直流电压进行滤波，得到直流电压。
58.电抗器12与整流器8相连接；交流电输入电路6采用外部三相380v交流电源，通过电抗器12和整流器8将交流电转换成直流电接入直流母线9，再通过与直流母线9连接的逆变器2将直流电转换成频率和电压均可独立调节的变压变频交流电，即通过逆变器2的为交变电压。
59.电抗器12的作用是提高功率因数和减少整流环节产生的谐波污染电网。外部三相市电电源由普通的配电变压器提供，油井上不需要安装具有多个抽头的变压器。
60.直流母线9的直流电通过逆变器2转换成频率和电压独立控制的三相交流电，频率输出范围在0hz-60hz，电压输出范围在0v-360v。
61.逆变器2用于将直流电压转换成交变电压；升压变压器3用于对交变电压进行升压得到升压电压；检测电路4用于检测电机13的实际电压和实际电流；控制器5用于根据实际电压和实际电流，调用第一设定指令作用于逆变器2，以调整交变电压的电压幅值。由于调整电压幅值即调整电压的大小采用常见的脉冲调制方式即可，故在此不做具体限定。
62.作为一种可选的实施方式，该控制电源还包括：电容滤波器10。
63.电容滤波器10的输入端与升压变压器3的输出端连接，电容滤波器10的输出端与检测电路4的输入端连接。
64.逆变器2输出的三相交流电压经升压变压器3和电容滤波器10后输出高电压、低谐波含量的三相正弦波交流电。升压变压器3具有多个分接。
65.具体地，输出电压的范围为700v-1200v，采用7个分接，第一分接输出电压700v，升压比为1.95；其后每个分接输出电压提高100v，到第七分接，最高输出电压为1200v，升压比为3.33。根据电潜泵机组的电机13的功率和井下电缆长度，可以选择相应的分接，使升压变压器3的输出电压可以满足电机13电压的要求。
66.优选地，该控制电源还包括：采集设备11。
67.采集设备11设置在油井内，且分别与电机13和控制器5连接；采集设备11用于采集电机13在油井中的参数数据；参数数据至少包括：井下压力、油井动液面和所述电机13的流量。
68.控制器5还用于根据参数数据，调用第二设定指令作用至逆变器2，以调整交变电压的频率。由于调整电压的频率采用常见的脉冲调制方式即可实现，故在此不做具体限定。即本实用新型实施例对电压和频率的调整，均是采用现有的pwm调制技术来实现的。
69.具体地，采集设备11包括：压力传感器、高度传感器和流量传感器。
70.压力传感器用于采集井下压力；高度传感器用于采集油井动液面；流量传感器用于采集电机13的流量。
71.在实际应用中，该实用新型实施例提供的电潜泵控制电源的具体实施过程如下：
72.逆变器2的输出端与升压变压器3输入端连接，升压变压器3的输出端连接电容滤波器；升压变压器3具有多个分接，不同的分接形成不同的升压比，可以输出潜油电机(电潜泵的电机13)需要的各种电压；升压变压器3和电容滤波器10共同作用，可以滤除升压变压器3输出的升压电压波形中的谐波，形成正弦波输出。
73.升压变压器3的输出端连接有检测电路4。并通过检测电路4连接井下电缆和电机13，即检测电路4与设置在油井内的电潜泵的电机13连接。检测电路4用来检测电机13的电压和电流。
74.作为一种可选的实施方式，该控制电源，还包括：通讯接口。
75.通讯接口分别与控制器5、采集设备11和检测电路4连接；通讯接口用于传输参数数据、实际电压和实际电流。
76.在控制器5上有多个输入接口、输出控制信号接口和通讯接口；控制器5的一个输入接口与检测电路4连接，用来接收检测电路4检测的电机13的电压和电流信号；控制器5的另一个输入接口与采集设备11连接，这些采集设备11是各种外部的传感器，采集设备11可以用来进行采集电潜泵机组在油井中的流量、井下压力、油井动液面等，也可以进行与电潜泵机组正常运行有关的信号参量的检测。控制器5的输出控制信号接口与逆变器2连接，用来控制逆变器2输出的交流电的电压和频率；控制器5的通讯接口用来实现数据的传输，可以实现与人机交互接口进行数据连接等功能。
77.控制器5依据检测电路4输出的电机13的电压和电流检测信号，按照内设的控制策略控制调整逆变器2输出交流电的电压，从而可以调整电机13的电压大小，使得当电机13处于“大马拉小车”的低效状态运行时，能够降低电机13电压，从而降低电机13的运行电流，提高电机13的功率因数和运行效率，减少井下电缆的电能损耗，起到节能降耗的作用，从而减少“大马拉小车”现象。
78.控制器5依据选择的各种传感器的信号或者人工输入的命令，按照内设的控制策略调整逆变器2输出交流电的频率，可以实现电机13转速的变化，从而改变电潜泵机组的排量，使电潜泵机组的生产符合油井的变化。
79.具体地，控制器5根据参数数据，调用第二设定指令作用至逆变器2，以调整交变电压的频率的实施方式可以如下：
80.1.选择油井流量计信号即流量传感器用于采集电机13的流量，可以实现流量按设定值的反馈控制，控制器5通过调整逆变器2输出交流电的频率大小，可以改变电机13的转速，确保电潜泵机组的流量与设定值相符。
81.2.选择井下压力或油井动液面的信号，可以实现井下压力或动液面按设定值的反馈控制，控制器5通过调整逆变器2输出交流电的频率大小，可以改变电机13的转速，从而改变电潜泵机组的流量。当井下压力减少或动液面降低时，控制器5按设定的控制策略降低逆变器2输出的交流电的频率，从而降低电机13的转换，减少电潜泵机组的流量，当电潜泵机组的流量与油井的供液能力匹配时，井下压力或动液面就可以保持在设定值。通过对逆变器2的变频控制，可以使电潜泵机组的运行参数适应井下生产条件的变化。
82.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
83.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

技术特征：

1.一种电潜泵控制电源，其特征在于，所述控制电源包括：电压输入电路、逆变器、升压变压器、检测电路和控制器；所述电压输入电路、所述逆变器、所述升压变压器和所述检测电路依次连接；所述控制器分别与所述检测电路的输出端和所述逆变器的输入端连接；所述检测电路还与设置在油井内的电潜泵的电机连接；所述电压输入电路用于提供直流电压；所述逆变器用于将所述直流电压转换成交变电压；所述升压变压器用于对所述交变电压进行升压得到升压电压；所述检测电路用于检测所述电机的实际电压和实际电流；所述控制器用于根据所述实际电压和所述实际电流，调用第一设定指令作用于所述逆变器，以调整所述交变电压的电压幅值。2.根据权利要求1所述的电潜泵控制电源，其特征在于，所述电压输入电路包括：交流电输入电路和转换电路；所述交流电输入电路的输出端与所述转换电路的输入端连接；所述转换电路的输出端与所述逆变器的输入端连接；所述交流电输入电路用于提供交流电压；所述转换电路用于将所述交流电压转换成所述直流电压。3.根据权利要求2所述的电潜泵控制电源，其特征在于，所述转换电路包括：电抗器和整流电路；所述电抗器的输入端与所述交流电输入电路的输出端连接；所述电抗器的输出端与所述整流电路的输入端连接；所述整流电路线的输出端与所述逆变器的输入端连接；所述整流电路用于将经过所述电抗器的交流电压转换成所述直流电压。4.根据权利要求3所述的电潜泵控制电源，其特征在于，所述整流电路，包括：整流器和直流母线；所述整流器的输入端与所述电抗器的输出端连接；所述整流器的输出端与所述直流母线的输入端连接；所述直流母线的输出端与所述逆变器的输入端连接；所述整流器用于将经过所述电抗器的交流电压进行转换，得到初始直流电压；所述直流母线用于对所述初始直流电压进行滤波，得到所述直流电压。5.根据权利要求1所述的电潜泵控制电源，其特征在于，所述控制电源还包括：电容滤波器；所述电容滤波器的输入端与所述升压变压器的输出端连接，所述电容滤波器的输出端与所述检测电路的输入端连接。6.根据权利要求1所述的电潜泵控制电源，其特征在于，所述控制电源还包括：采集设备；所述采集设备设置在油井内，且分别与所述电机和所述控制器连接；所述采集设备用于采集所述电机在油井中的参数数据；所述参数数据至少包括：井下压力、油井动液面和所述电机的流量；所述控制器还用于根据所述参数数据，调用第二设定指令作用至所述逆变器，以调整所述交变电压的频率。
7.根据权利要求6所述的电潜泵控制电源，其特征在于，所述采集设备包括：压力传感器、高度传感器和流量传感器；所述压力传感器用于采集所述井下压力；所述高度传感器用于采集所述油井动液面；所述流量传感器用于采集所述电机的流量。8.根据权利要求6所述的电潜泵控制电源，其特征在于，所述控制电源，还包括：通讯接口；所述通讯接口分别与所述控制器、所述采集设备和所述检测电路连接；所述通讯接口用于传输所述参数数据、所述实际电压和所述实际电流。

技术总结

本实用新型提供一种电潜泵控制电源，涉及电潜泵技术领域。该控制电源包括：电压输入电路、逆变器、升压变压器、检测电路和控制器；电压输入电路用于提供直流电压；逆变器用于将直流电压转换成交变电压；升压变压器用于对交变电压进行升压得到升压电压；检测电路用于检测电机的实际电压和实际电流；控制器用于根据实际电压和实际电流，调用第一设定指令作用于逆变器，以调整交变电压的电压幅值；本实用新型能够提高运行效率，从而节省电能。从而节省电能。从而节省电能。