一种基于DSP的抽油机智能变频控制系统的设计.pdf

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1、研究与应用化工自动化及仪表，2011，38(1)：89—92ControlandInstrumentsinChemicalIndustry一种基于DSP的抽油机智能变频控制系统的设计王艳春(齐齐哈尔大学通信与电子工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006)摘要：通用变频器不适应抽油机的负载特性，故障率高、可靠性差，影响了变频调速技术在油田的推广，抽油机变频调速系统需根据负载变化智能停、启动和动态调节冲程频率，针对此问题，设计了基于DSPTMS320C2812的抽油机变频调速系统，分析了抽油机智能变频控制系统的软、硬件系统的组成和工作原理、节能原理及

2、其优点，系统采用SVPWM恒压频比控制策略，并在系统中嵌入了智能停、启动模型和智能调节上下冲程频率模型，实现了动态调节冲程频率和智能停、启动的功能。通过验证性负载试验，证明了基于DSP的抽油机智能变频控制应用在抽油机调速系统中具有优越的技术性能。达到了节省电能的目的，具有很好的推广应用价值和进一步的研究价值。关键词：抽油机；TMS320C2812；SVPWM；变频控制中图分类号：TF273文献标识码：A文章编号：1000-3932(2011)01-0089-041引言目前抽油机使用的基本都是通用变频器⋯，不适应抽油机的负载特性，故障率高、成套

3、系统差、可靠性差，影响了变频调速技术在油田的推广。对于非注水井，由于油井负荷的变化，在抽取过程中，抽油机固定功率的能力无法对变化的负荷做出响应，因此经常发生抽油机的工作能力过剩，过多的无功抽取或低效抽取导致捞取水平不高等问题，而使抽油机处于半负荷或轻负荷的工作状态；同时在实际开采作业过程中，抽油机受油井的井深、油质、杂质、含沙量、含水量等诸多客观因素的影响，须调整作业冲次、冲程，甚至更换电机、改变电机的功率，要求抽油机根据实际工况进行相应的速度调整。2’“。因此有必要采用一种控制方法，将抽油机常规连续抽取的状态改变为智能化的间歇抽取，并能动态

4、调节上下冲程工作频率，从而减少抽油机的整体运行时间，以最少电能换取最多出油量，节约电能、降低设备维护费用，本文针对上述问题设计了基于DSPTMS320C2812的抽油机变频调速系统。2硬件系统的构成2．1硬件结构框图硬件系统结构如图1所示。图1硬件系统结构框图变频器系统主电路由整流电路和三相逆变电路构成；控制电路由电压采样隔离电路、电流采样收稿日期：2010·12-23(修改稿)基金项目：黑龙江教育基金项目(11521314)·90·化工自动化及仪表第38卷隔离电路、过温保护电路、隔离驱动电路、用于对电机的控制和监控的DSPTMS320C28

5、12、用于控制人机交互的AVR公司的ATMegal6，完成控制面板的功能；开关电源电路为系统所有电路提供多路隔离电源。2．2控制系统主要硬件电路LlI。2I．3N2．2．1主电路基于油田380V交流电网，并且要求长期稳定运行以及系统的成本，采用不控二极管整流，可控IGBT逆变，选择SVPWM逆变式调压调频方案，降低硬件电路难度，只要系统软件合理，即可保证整个系统的可靠性。主电路原理如图2所示。DlI)3f)5吲j)7土事c1一Pb

6、Il眦

7、IUd／_IA1‘6．‘7v2【1≮1v4LUd／2l]7I)41)6S2-．(V7上(=2．Dqn

8、尔传感器合适但其体积大，成本高。本系统采用数字光电隔离器HC—PL-7840，并配合分流器采样电阻和差分调理电路构成电流采样电路。同样出于对体积和成本的考虑，采用线性光耦HCNR201结合分压电路、阻抗匹配电路和调理电路构成直流母线电压采样电路。2．2．4门极驱动电路本文驱动电路采用Agilent公司的门极驱动光耦。逆变电路的上桥臂采用HCPL-3120驱动，下桥臂采用HCPL-316J驱动，HCPL-316J和HCPL．3120的传输延时小于500ns；能提供2A的驱动电流，最大可驱动，。=150A的IGBT；具有内部欠压保护功能。2．2．

9、5开关电源电路由于本系统是一个集微处理器、功率电力电子器件及其驱动、采样电路和人机交互接口集于一体的系统，每一个模块都需要供电电源。本系统中共需要9路直流稳压电源，