專利名稱：電動機(jī)智能節(jié)電控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田采油領(lǐng)域中應(yīng)用于抽油機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)上的一種控制裝置，具體地說是涉及一種抽油機(jī)電動機(jī)自動化控制的智能化控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，由于油田上的一般工程設(shè)計(jì)人員都是采用按照抽油機(jī)的最大啟動轉(zhuǎn)矩來選擇為抽油機(jī)提供驅(qū)動力交流電動機(jī)，由此，所產(chǎn)生的現(xiàn)有技術(shù)問題是在抽油機(jī)啟動時(shí)大功率的電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，而在抽油機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行后，就會發(fā)生大功率帶動小負(fù)載的現(xiàn)象。同時(shí)，隨著抽油時(shí)間的增加，油面將不斷下降，負(fù)荷就會越來越低，最終形成所謂的“大馬拉小車”現(xiàn)象，由此而導(dǎo)致抽油機(jī)功率因數(shù)很低，產(chǎn)生的無功損耗較大，耗電量多。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中提出的現(xiàn)有技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種電動機(jī)智能節(jié)電控制器，該種電動機(jī)智能節(jié)電控制器能夠在抽油機(jī)的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)自動調(diào)整電機(jī)的供電電壓，以實(shí)現(xiàn)較高的功率因數(shù)，從而降低了電動機(jī)本身的功率消耗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約電能、降低運(yùn)行成本的目的。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該種電動機(jī)智能節(jié)電控制器，由置于殼體內(nèi)的中央信號處理器、電壓電流采樣電路、有載調(diào)壓變壓器檔位處理電路、有載調(diào)壓變壓器升降壓控制電路以及鍵盤電路、顯示電路組成，其中，所述中央信號處理器為TMS320LFM02A型數(shù)字芯片，其上的三相電壓、電流采樣信號輸入端分別經(jīng)過電阻與所述電壓電流采樣電路上的三相電壓電流采樣信號輸入端連接，所述中央信號處理器上的變壓器升降壓控制信號輸出端與有載調(diào)壓變壓器升降壓控制電路上的變壓器升降壓控制信號輸入端連接，所述中央信號處理器上的變壓器檔位控制信號輸出端與有載調(diào)壓變壓器檔位處理電路上的變壓器檔位控制信號輸入端連接。此外，為實(shí)現(xiàn)對抽油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以在所述控制器內(nèi)還包括一個(gè)由STC12C5A60S2單片機(jī)、液晶模塊以及宏電HD7710GPRS模塊構(gòu)成的數(shù)據(jù)無線遠(yuǎn)傳單元，所述STC12C5A60S2單片機(jī)的數(shù)據(jù)信號輸入端與所述中央信號處理器的數(shù)據(jù)信號輸出端相連接，所述STC12C5A60S2單片機(jī)的數(shù)據(jù)信號輸出端與所述宏電HD7710GPRS模塊的信號輸入端相連接。本實(shí)用新型具有如下有益效果將本種電動機(jī)智能節(jié)電控制器接入抽油機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)后，主要控制有載調(diào)壓變壓器，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化或供電電壓波動時(shí)，本控制器會根據(jù)電壓、電流互感器傳來的信號通過數(shù)字信號處理器處理后自動發(fā)出指令，驅(qū)動有載調(diào)壓變壓器上的調(diào)壓電機(jī)以及有載分接開關(guān)調(diào)節(jié)電力變壓器的輸出電壓，從而讓電機(jī)時(shí)刻處于最佳效率運(yùn)行狀態(tài)上，最終實(shí)現(xiàn)降低電能消耗、提高整個(gè)電網(wǎng)功率因數(shù)的目的。此外，在進(jìn)一步改進(jìn)的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置了 STC12C5A60S2單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，通過5寸液晶模塊實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)通過單片機(jī)將數(shù)據(jù)利用宏電HD7710GPRS模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線遠(yuǎn)傳，以提醒工作人員至現(xiàn)場進(jìn)行處理。[0006]
圖1是本實(shí)用新型的電氣系統(tǒng)原理圖。圖2是本實(shí)用新型中的電流采樣電路圖。圖3是本實(shí)用新型中的電壓采樣電路圖。圖4是本實(shí)用新型中的有載調(diào)壓變壓器升降壓控制電路圖。圖5是本實(shí)用新型中的有載調(diào)壓變壓器檔位處理電路圖。圖6是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中增加的STC12C5A60S2單片機(jī)部分的電氣原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明由圖1結(jié)合圖2、圖3、圖4以及圖5所示，該種電動機(jī)智能節(jié)電控制器，由置于殼體內(nèi)的數(shù)字信號處理器DSP、電壓電流采樣電路、有載調(diào)壓變壓器檔位處理電路、有載調(diào)壓變壓器升降壓控制電路以及鍵盤電路、顯示電路等組成，其中，所述數(shù)字信號處理器上的三相電壓電流采樣信號輸入端經(jīng)電阻與電壓電流采樣電路上的三相電壓電流采樣信號輸入端肌、似、仍、11、12、13連接，所述數(shù)字信號處理器上的變壓器升降壓控制信號輸出端與有載調(diào)壓變壓器升降壓控制電路上的變壓器升降壓控制信號輸入端C4、C5、C6連接，所述數(shù)字信號處理器DSP上的變壓器檔位控制信號輸出端與有載調(diào)壓變壓器檔位處理電路上的變壓器檔位控制信號輸入端Cl、C2、C3連接。在本例中，DSP選用TI公司生產(chǎn)的TMS320LFM02A型數(shù)字芯片，電流、電壓采樣電路和有載調(diào)壓變壓器檔位處理電路、有載調(diào)壓變壓器升降壓控制電路的電路圖分別如圖3、 4、5、6所示。當(dāng)抽油機(jī)的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，就會引起電流變化或者電網(wǎng)電壓波動，這時(shí)由電壓、電流互感器傳來的感應(yīng)信號經(jīng)過電壓、電流采樣電路被送入數(shù)字信號處理器上DSP內(nèi)， 經(jīng)預(yù)存的程序處理后，DSP就會向數(shù)字信號處理器上的變壓器升降壓控制信號輸出端和變壓器檔位控制信號輸出端發(fā)出指令，從而驅(qū)動有載調(diào)壓變壓器上的分接開關(guān)電機(jī)轉(zhuǎn)動來完成升降壓以及轉(zhuǎn)換至合適的檔位，讓電機(jī)時(shí)刻處于最佳效率運(yùn)行狀態(tài)上，最終實(shí)現(xiàn)降低電能消耗、提高整個(gè)電網(wǎng)功率因數(shù)的目的。在本例中，具體的工作過程如下電流、電壓經(jīng)電流、電壓互感器和采樣電路調(diào)理后，將強(qiáng)電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字處理器DSP能識別的弱電信號，電流、電壓信號由引腳13，14， 15，16，17，18進(jìn)入數(shù)字處理芯片中。當(dāng)電機(jī)處于輕載運(yùn)行時(shí)，DSP根據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)來的電流、電壓信號來控制有載調(diào)壓變壓器調(diào)壓，來尋找最小輸入功率電壓，而在功率變化不明顯時(shí)，考慮到轉(zhuǎn)差率問題，讓電機(jī)在最小定子電流下工作。電機(jī)輕載尋找最佳供電電壓時(shí)，數(shù)字處理芯片DSP根據(jù)實(shí)時(shí)的電流、電壓信號計(jì)算后需要降壓時(shí)，數(shù)字處理芯片DSP的2、3引腳發(fā)出高電平，使升降壓控制電路中晶體管導(dǎo)通，晶體管導(dǎo)通控制繼電器K1，K2的常開觸點(diǎn)閉合。220V電源給有載調(diào)壓變壓器中調(diào)壓電機(jī)供電，讓其開始正轉(zhuǎn)進(jìn)行降壓操作。負(fù)載變重時(shí)，數(shù)字處理芯片DSP根據(jù)實(shí)時(shí)的電流、電壓信號計(jì)算后需要升壓，數(shù)字處理芯片DSP的 2、4引腳發(fā)出高電平，使升降壓控制電路中晶體管導(dǎo)通，晶體管導(dǎo)通控制繼電器Κ1，Κ3的常開觸點(diǎn)閉合。220V電源給有載調(diào)壓變壓器中調(diào)壓電機(jī)供電，讓其開始反轉(zhuǎn)進(jìn)行升壓操作。有載調(diào)壓變壓器檔位信號經(jīng)電纜送到本節(jié)電控制器，對信號用TPL521芯片進(jìn)行光電隔離，光電隔離作用是防止供電電路的干擾信號通過檔位信號傳入節(jié)電器，對節(jié)電器形成干擾。檔位信號經(jīng)光電隔離后進(jìn)入74HC165移位芯片，把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為串行數(shù)據(jù)送入 DSPjDSP處理后把控制信號送入顯示電路，顯示電路會顯示當(dāng)前有載調(diào)壓變壓器所處檔位。 DSP根據(jù)實(shí)時(shí)的電流、電壓信號計(jì)算出有功功率，無功功率和功率因數(shù)，顯示電路會根據(jù)DSP控制信號實(shí)時(shí)顯示三相電壓、三相電流、輸入有功功率、無功功率和功率因數(shù)。此外，為實(shí)現(xiàn)對抽油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，如圖6所示，可以在所述控制器內(nèi)還包括一個(gè)由STC12C5A60S2單片機(jī)、液晶模塊以及宏電HD7710GPRS模塊構(gòu)成的數(shù)據(jù)無線遠(yuǎn)傳單元，所述STC12C5A60S2單片機(jī)的數(shù)據(jù)信號輸入端與所述中央信號處理器的數(shù)據(jù)信號輸出端相連接，所述STC12C5A60S2單片機(jī)的數(shù)據(jù)信號輸出端與所述宏電HD7710GPRS模塊的信號輸入端相連接。這樣，一旦發(fā)現(xiàn)有抽油機(jī)故障情況，單片機(jī)就會發(fā)現(xiàn)輸入的電流、電壓信息不對從而通過單片機(jī)將數(shù)據(jù)利用宏電HD7710GPRS模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線遠(yuǎn)傳，以提醒工作人員至現(xiàn)場進(jìn)行處理。
權(quán)利要求1.一種電動機(jī)智能節(jié)電控制器，由置于殼體內(nèi)的中央信號處理器(DSP)、電壓電流采樣電路、有載調(diào)壓變壓器檔位處理電路、有載調(diào)壓變壓器升降壓控制電路以及鍵盤電路、顯示電路組成，其特征在于所述中央信號處理器(DSP)為TMS320LFM02A型數(shù)字芯片，其上的三相電壓、電流采樣信號輸入端分別經(jīng)過電阻與所述電壓電流采樣電路上的三相電壓電流采樣信號輸入端(U1，U2，U3，II，12，13)連接，所述中央信號處理器(DSP)上的變壓器升降壓控制信號輸出端與有載調(diào)壓變壓器升降壓控制電路上的變壓器升降壓控制信號輸入端(C4，C5，C6)連接，所述中央信號處理器(DSP)上的變壓器檔位控制信號輸出端與有載調(diào)壓變壓器檔位處理電路上的變壓器檔位控制信號輸入端(Cl，C2，C3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)智能節(jié)電控制器，其特征在于所述控制器內(nèi)還包括一個(gè)由STC12C5A60S2單片機(jī)、液晶模塊以及宏電HD7710GPRS模塊構(gòu)成的數(shù)據(jù)無線遠(yuǎn)傳單元，所述STC12C5A60S2單片機(jī)的數(shù)據(jù)信號輸入端與所述中央信號處理器(DSP)的數(shù)據(jù)信號輸出端相連接，所述STC12C5A60S2單片機(jī)的數(shù)據(jù)信號輸出端與所述宏電HD7710GPRS模塊的信號輸入端相連接。
專利摘要一種電動機(jī)智能節(jié)電控制器。主要解決現(xiàn)有技術(shù)中的電動機(jī)節(jié)電控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜且功率因數(shù)低、節(jié)能效果不好的問題。其特征在于所述中央信號處理器上的三相電壓、電流采樣信號輸入端分別經(jīng)過電阻與所述電壓電流采樣電路上的三相電壓電流采樣信號輸入端連接，所述中央信號處理器上的變壓器升降壓控制信號輸出端與有載調(diào)壓變壓器升降壓控制電路上的變壓器升降壓控制信號輸入端連接，所述中央信號處理器上的變壓器檔位控制信號輸出端與有載調(diào)壓變壓器檔位處理電路上的變壓器檔位控制信號輸入端連接。具有可在電動機(jī)的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)自動調(diào)整電機(jī)供電電壓的特點(diǎn)，該種控制器結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便且節(jié)能效果好，可大大降低電動機(jī)運(yùn)行成本。
文檔編號H02P27/02GK201994911SQ20112008350
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者關(guān)勇, 王冠群, 耿曉琪, 董英, 趙肖宇 申請人:黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)