游梁式抽油机在工作过程中由于其自身机械结构的特点以及井下负载不稳定等原因,导致它的驱动电机总是处于电动——发电——电动的循环状态,而由电机再生发电产生的电能又无法被电网吸收,从而导致电网的供电质量下降、电机的功率因数降低。对于游梁式抽油机的驱动电机再生发电产生的电能,若能将其储存起来并加以利用,不仅能改善电网的供电质量,而且还能达到节能的目的,因此研发出一款可以应用在抽油机上的储能系统具有重要的实用意义。本论文就是针对永磁同步电机驱动的游梁式抽油机在运行过程中电机发电这一现象,目的是设计出能将电机再生发电产生的电能进行储存并在电机正向做功时能将这部分能量予以释放到直流母线上的储能系统,以此平稳直流母线电压,提高抽油机电机的功率因数,实现节能,降低油田企业的生产成本。论文首先对储能系统进行了功能分析,明确了储能系统的主要功能,并在此基础上进行了系统总体方案设计,综合考量各方因素后,最终选用超级电容器作为能量储存装置。其次,在大庆油田挑选了一口具有代表性的油井,通过查找其抽油机具体结构与井况参数相关资料后,运用MATLAB/Simulink仿真软件对其进行了功率特性仿真,得到一个运行周期内电机的功率特性曲线,并计算出它在一个运行周期内电机再生发电产生的电量大小,同时与测得的实际数据相比较以检验仿真模型的正确性,为合理计算超级电容组的容量提供理论依据。再次,结合系统的总体设计方案与总体功能需求,对系统的硬件电路与软件程序进行了详细的设计与编写。硬件电路主要包括电压检测电路、电流检测电路、通讯电路、驱动电路、充放电回路等;软件编程主要有电压检测程序、电流检测程序、通讯程序以及PWM输出程序等。最后,在上述工作的基础上制作出储能系统试验样机,并进行了相关的测试试验,同时记录测试数据,并对测得的数据进行分析,用以验证储能系统的有效性。