● 摘要
针对油田抽油机高耗能低产量的问题和游梁式抽油机工作特性，研究开发了抽油机专用变频器样机。本文深入分析了国内外抽油机能耗和电机节能的研究与应用现状，提出一种电机轻载节能的控制策略。通过分析抽油机的工作原理，并对PWM技术的比较，制定了抽油机变频器的总体技术方案。本文完成了抽油机专用变频器样机系统的设计和调试。系统硬件由功率电路、驱动电路、采样电路、控制电路、接口电路、停启动电路、上下冲程触发电路、面板电路、开关电源系统电路和温度控制系统构成。对系统的电磁兼容性进行了分析和设计，完成了抽油机变频器户外箱柜的设计。系统软件由电机控制软件和人机接口软件构成。控制板软件基于空间矢量PWM，采用恒压频比控制和轻载节能控制两种策略，仿真结果证明轻载节能较恒压频比控制策略在效率和功率因数上更具优势。电机控制软件与人机接口软件分别采用模块化结构设计并互相协调工作，完成了抽油机变频器的基本功能；并完成了抽油机变频器样机在恒压频比控制策略下的带载试验,结果表明抽油机的产量和效率较工频工作下有很大提高。恒压频比调试的完成为轻载节能控制策略的最终实现奠定了软硬件基础。