多年来,我国油田中普遍使用的游梁式抽油机由于配重不平衡等原因,大都运行在轻载或空载状态,使得电动机不但工作效率低下,电能浪费严重,而且功率因数低,对电网造成了很大的污染。本课题以抽油机节能为目的,以电动机作为控制对象,利用直接转矩控制技术和无速度传感器技术,设计了一种新的基于单位冲程能量的抽油机变频技术。论文首先综述了抽油机节能技术、直接转矩控制技术和无速度传感器技术的发展和研究现状。然后分为两大部分讨论,第一部分首先详细研究了传统直接转矩控制技术的原理,以及方便应用于直接转矩控制中无速度传感器技术,进一步分析了传统直接转矩控制技术的优缺点。然后针对其低频磁链辨识不准、转矩和磁链脉动大、电力电子器件开关频率不固定等缺点,论文通过改进磁链辨识方法、利用空间矢量调制和模糊速度调节器对传统直接转矩控制技术进行了改进。最后利用MATLAB/SIMULINK分别对传统直接转矩控制技术和改进直接转矩控制技术进行了仿真分析,从仿真结果可以看出改进直接转矩控制技术低频磁链辨识更准确,转矩和磁链脉动明显减小,电力电子器件开关频率固定。第二部分首先研究了抽油机的工作原理,分析了造成抽油机效率低下的原因。然后对抽油机正常工作时的各个部分的能量损耗进行了详细的分析,提出了单位冲程内采油量不变可以认为单位冲程内电机轴输出的能量不变的假设,并用现场数据对假设进行了验证。在这个假设基础上,应用直接转矩控制和无速度传感器的原理,设计了一种新的基于单位冲程能量的抽油机变频技术。该方案采用闭环控制,可以根据油井的工况,自动变频,使得每次冲程提升的石油量基本不变,提高抽油机的效率;而且不需要增加位移、载荷等传感器,方便对已有抽油机变频器进行升级,降低了改造成本。最后利用MATLAB/SIMULINK对这个方案进行了仿真验证,仿真结果证明,该方案具有良好的节能效果,达到了设计要求。