專利名稱：基于can總線修井機電控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種油田修井機電控裝置，尤其是涉及ー種基于CAN總線修井機電控裝置。
背景技術：
目前，常規修井機多數以柴油機作為原始動力，柴油機驅動存在以下缺點1、能源轉換效率低，油耗費成本高在ー個完整修井周期內，能量實際利用率僅為30%左右；2、調速范圍小，除主傳動箱外，還要配置價格昂貴的分動箱和變矩器。隨著環保和節能減排要求的不斷提高，出現了以交流變頻技術為基礎的電動修井機，實現修井機原始動力“油改電”，由于受井場變壓器容量限制，所配備電機功率較小，影響了作業時效。
實用新型內容為了克服現有修井機能源轉換效率低，油耗費成本高，受井場變壓器容量限制，所配備電機功率較小，影響了作業時效的不足，本實用新型提供一種基于CAN(ControIIerArea Network控制器局域網絡)總線修井機電控裝置。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是基于CAN總線修井機電控裝置包括主電路系統、控制電路系統，主電路系統包括橋式不控整流器、濾波電容、直流變換器、蓄電池組、充電機、電機系統；控制電路系統包括主電路控制器和電池能量管理器；蓄電池組正極通過單向可控限流器和直流變換器的輸出直流母線正極并聯；蓄電池組和充電機連接后通過直流母線與電機系統連接。橋式不控整流器輸出側連接濾波電容和直流變換器，經濾波電容濾波后的直流電壓經直流變換器升壓或減壓調整，與蓄電池組的實際電壓匹配；直流變換器為帶隔離變壓器的升降壓變換器，實現變換器輸入與輸出之間的電氣隔離。直流變換器和蓄電池組的負極直接并聯到直流母線負極，正極之間連接單向可控限流器； 單向可控限流器由主電路控制器控制，可根據實際負載調節單向可控限流器進行能量分配控制。主電路控制器采用ARM處理器，內嵌Linux操作系統；利用處理器集成的A/D轉換器采集電流、電壓等數據，利用處理器內的定時器實現PWM控制功能，改變開關的占空比調整直流變換器輸出電壓；主電路控制器與電池能量管理器、充電機和電機系統的控制単元內置CAN接ロ構成CAN總線分布式控制系統；通過CAN總線獲得蓄電池組的工作狀態，實時顯示及報警提示，并控制電機系統完成修井機大鉤提升、下放作業；利用修井機低載荷的間隙時間，充電器作為CAN總線上的ー個節點受主電路控制器控制，為蓄電池組充電。本實用新型的有益效果是，與柴油機動カ系統相比，修井機的動カ效率可提高60%,減少碳排放；與常規的變頻調速電動修井機相比，可與井場電源共同或獨立完成修井作業。
[0007]圖I是本實用新型基于CAN總線修井機電控裝置的電路原理圖。圖中1.橋式不控整流器，2.濾波電容，3.直流變換器，4.單向可控限流器，5.蓄電池組，6.充電機，7.電機系統，8.主電路控制器，9.電池能量管理器，10.直流母線。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進ー步說明。但是，本領域技術人員應該知曉的是，本發明不限于所列出的具體實施方式
，只要符合本發明的精神，都應該包括于本發明的保護范圍內。參見附圖。本實用新型基于CAN總線修井機電控裝置包括主電路系統、控制電路系統。主電路系統包括橋式不控整流器I、濾波電容2、直流變換器3、蓄電池組5、充電機
6、電機系統7 (變頻調速或開關磁阻電機系統);蓄電池組5正極通過單向可控限流器4和直流變換器3的輸出直流母線正極并聯；蓄電池組5和充電機6連接后通過直流母線10與電機系統7連接。橋式不控整流器I輸出側連接濾波電容2和直流變換器3，經濾波電容2濾波后的直流電壓經直流變換器3升壓或減壓調整，與蓄電池組5的實際電壓匹配；直流變換器3為帶隔離變壓器的升降壓變換器，實現變換器輸入與輸出之間的電氣隔離，提高直流變換器3運行的安全可靠性和電磁兼容性。直流變換器3和蓄電池組5的負極直接并聯到直流母線10負極，正極連接單向可控限流器4。單向可控制限流器4受主電路控制器8的控制，其作用是電機系統工作時防止井場電源給蓄電池組誤充電，井根據實際負載需求，調節可控限流器，進行能量分配控制，實現蓄電池組與電網供電的功率合理分配，在滿足負載需求的情況下，最大限度的節約蓄電池組能量，延長蓄電池組工作時間和充電周期。控制電路系統包括主電路控制器8、電池能量管理器9，與充電機6、電機系統7控制單元CAN總線接ロ連接，構成CAN總線分布式控制系統。主電路控制器8采用ARM (Advanced RISC Machines)處理器，內嵌Linux操作系統；利用處理器集成的A/D轉換器采集電流、電壓等數據，利用處理器內的定時器實現PWM(Pulse Width Modulation脈寬調制)控制功能，改變開關的占空比調整直流變換器輸出電壓。主電路控制器8與電池能量管理器9、充電機6和電機系統7的控制單元內置CAN接ロ構成CAN總線分布式控制系統；通過CAN總線獲得蓄電池組5的工作狀態，實時顯示及報警提示，并控制電機系統7完成修井機大鉤提升、下放作業。根據修井作業的特點，利用修井機低載荷的間隙時間，充電機作為CAN總線上的一個節點受主電路控制器8控制，為蓄電池組5充電，提升蓄電池組儲能，延長在線使用時間。主電路電路控制器8通過CAN總線獲得電池能量管理器9的電池組狀態參數，實時顯示及故障報警；通過電機系統7的控制單元內置CAN總線接ロ控制電機運行；并通過充電機6控制器內置CAN接ロ控制充電機6對蓄電池組5的在線充電。本實用新型電路系統采用防水、防潮、防鹽霧設計，工作溫度范圍-15°C 45°C，蓄電池組內含有自動加熱裝置，溫度過低時自動啟動加熱，保證蓄電池組的性能。將CAN總線的體系結構應用到電控裝置的控制系統中，主控制器與電池能量管理系統、充電機、電機系統控制單元構建CAN總線系統，實現數據共享。在此基礎上，根據設備的工作狀態，實現井場電源和蓄電池組能量輸出的合理分配，并在修井機輕載工作的時間段，控制充電機為蓄電池組充電，提升蓄電池組儲能，延長在線使用時間。
應該注意的是上述實施例是示例而非限制本發明，本領域技術人員將能夠設計很多替代實施例而不脫離本專利的權利要求范圍。
權利要求1.一種基于CAN總線修井機電控裝置，包括主電路系統、控制電路系統，其特征在于 所述主電路系統包括橋式不控整流器(I)、濾波電容(2)、直流變換器(3)、蓄電池組(5)、充電機￠)、電機系統(7);所述控制電路系統包括主電路控制器(8)和電池能量管理器(9);蓄電池組(5)正極通過單向可控限流器⑷和直流變換器(3)的輸出直流母線正極并聯；蓄電池組(5)和充電機(6)連接后通過直流母線(10)與電機系統(7)連接。
2.如權利要求I所述的基于CAN總線修井機電控裝置，其特征在于，所述橋式不控整流器(I)輸出側連接濾波電容(2)和直流變換器(3)，經濾波電容(2)濾波后的直流電壓經直流變換器(3)升壓或減壓調整，與蓄電池組(5)的實際電壓匹配；直流變換器(3)為帶隔離變壓器的升降壓變換器，實現變換器輸入與輸出之間的電氣隔離。
3.如權利要求2所述的基于CAN總線修井機電控裝置，其特征在于，所述的直流變換器(3)和蓄電池組(5)的負極直接并聯到直流母線(10)負極，正極連接單向可控限流器⑷；單向可控限流器(4)由主電路控制器(8)控制，可根據實際負載調節單向可控限流器(4)進行能量分配控制。
4.如權利要求I所述的基于CAN總線修井機電控裝置，其特征在于，所述的主電路控制器(8)采用ARM處理器，內嵌Linux操作系統；利用處理器集成的A/D轉換器采集電流、電壓等數據，利用處理器內的定時器實現PWM控制功能，改變開關的占空比調整直流變換器輸出電壓；所述主電路控制器⑶與電池能量管理器(9)、充電機(6)和電機系統(7)的控制單元內置CAN接口構成CAN總線分布式控制系統；通過CAN總線獲得蓄電池組(5)的工作狀態，實時顯示及報警提示，并控制電機系統(7)完成修井機大鉤提升、下放作業；利用修井機低載荷的間隙時間，充電機作為CAN總線上的一個節點受主電路控制器(8)控制，為蓄電池組(5)充電。
專利摘要一種基于CAN總線修井機電控裝置。為了克服現有修井機能源轉換效率低、油耗高，受井場變壓器容量限制，所配備電機功率較小，影響了作業時效的不足，本實用新型包括主電路系統、控制電路系統，主電路系統包括橋式不控整流器、濾波電容、直流變換器、蓄電池組、充電機、電機系統；控制電路系統包括主電路控制器和電池能量管理器；蓄電池組正極通過單向可控限流器和直流變換器的輸出直流母線正極并聯；蓄電池組和充電機連接后通過直流母線與電機系統連接。其有益效果是本實用新型的有益效果是，動力效率高，減少碳排放；與井場電源共同或獨立完成修井作業，提高作業時效。
文檔編號H02P27/08GK202385052SQ20112050225
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者張文海, 徐剛, 王強, 王旭, 王景桐 申請人:中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司