由于陆地与近海油气资源日渐减少，开发深海石油天然气资源已成为油气开采和生产的发展趋势，所以浮式钻井平台在海洋钻井中得到了广泛的应用。但是由于浮式钻井平台受波浪的影响会产生纵摇、横遥、艏摇、纵荡、横荡、垂荡等运动，如果不加以控制，由此会带动平台上的装置，如绞车，顶驱等也产生相应的运动，导致钻井平台不能正常钻井。对于海上大风、大浪等危险情况，早期的海上作业不得不停止工作，等待情况好转才开始正常工作，从而使海上钻井作业装置不稳定，严重影响工作效率，甚至会发生意外，造成海上作业相关装置的损坏。对于浮式钻井平台，当其进行钻井作业时，会通过钻井绞车控制顶驱及钻杆上下运动的速度，如果没有相应的升沉补偿控制系统，海浪的运动会使钻井平台产生相应的运动，使钻井绞车与海平面产生相对运动，影响钻井作业，降低钻井效率并带来安全隐患。
通过对绞车起下钻速度的补偿，减小海浪的升沉运动对顶驱和钻杆的影响，改善钻井平台的作业环境，从而进一步提高海上钻井作业的效率与质量，减小设备损耗，在一定程度上降低钻井成本，并提高钻井平台作业的安全性，保障钻井设备与工作人员的安全。
按照动力供应方式，可将升沉补偿系统分为被动式，半主动式，主动式。其中被动式补偿系统通常利用液压储能装置对海浪运动进行补偿，虽然这种方式不需要平台提供额外动力，但是其补偿精度低，而且由于增添液压元件，占用空间大；为解决被动式升沉补偿控制系统控制精度不高的问题，研究者提出主动式升沉补偿系统，主动补偿系统由钻井平台供给其所需能量，由于主动式补偿通过控制算法对海浪升沉运动进行补偿，其补偿精度最高，但是由于其供能方式，主动式补偿系统运行成本偏高；半主动式补偿综合主动式与被动式补偿系统的特点，既考虑了系统的精确性，又考虑了系统的节能性，但是由于半主动式补偿系统引入了液压装置，导致其补偿精度没有主动式升补偿系统高。而按升沉补偿系统工作原理可将其分为绞车升沉补偿装置、天车升沉补偿装置、游车和大钩间的升沉补偿装置（以下简称大钩升沉补偿装置）。
由于游车升沉补偿装置与天车升沉补偿装置通过液压缸，蓄能器等液压元件来对海浪运动进行补偿，其补偿精度较低，所以美国的NOV公司、挪威的Aker-Kvaerner
公司等相继针对绞车升沉补偿装进行研究，并推出了许多主动式绞车升沉补偿系统
为典型的主动式钻井绞车升沉补偿系统，主要包括三相异步电机，变频器，PLC
控制系统，液压系统，刹车系统，冷却系统，上位机组成。由前文可知，游车与天车升沉补偿系统均通过液压缸，蓄能器等设备进行升沉补偿，再通过钻井绞车控制进行速度与钻压的控制，而主动式钻井绞车与普通钻井绞车的不同之处在于，主动式钻井绞车升沉补偿系统将升沉补偿算法加入绞车控制器，当进行升沉补偿时，绞车控制器通过MRU，电机编码器等传感器测量平台升沉运动，电机钻速等变量，将控制作用传给绞车中的电机，使钻井绞车既能实现升沉补偿又能控制电机转速或加速度达到设定值，省去了游车与天车升沉补偿控制系统中的液压元件，节省了平台空间，并由于绞车升沉补偿系统集成在钻井绞车中，所以对比其他两种升沉补偿系统来说，更易于维护。由于以上这些优点，主动式钻井绞车升沉补偿装置渐渐替代了游车与天车升沉补偿系统成为主要应用于浮式钻井平台的系统，并成为今后升沉补偿装置的主要研究方向。
我国学者也针对升沉补偿系统进行了一系列研究，浙江大学王庆丰教授等研究了拖曳船的被动式升沉补偿系统，并建立被动式升沉补偿系统的模型，研究缆绳张力与蓄能器中的变量，如压力和流量的关系。并且王庆丰等研究了一种新式的升沉补偿装置，主要包括绞车与收放架，实现绞车缆绳的恒张力控制。而为提高深海遥控潜水器（ROV）的被动式升沉补偿系统的补偿效率，上海交通大学的吴开塔等人，通过在升沉补偿控制装置上设置流量调节阀的方法解决了这一问题。李仲兰等设置了一种主动式钻井绞车升沉补偿系统，通过使用双伺服绞车，并利用由死绳拉力传感器、步进电机、节流阀、补偿液缸构成的恒钻压控制系统，实现了升沉补偿模拟装置的恒钻压控制。针对大钩升沉补偿装置，中国石油大学张彦廷教授通过控制大钩位移，补偿海浪升沉运动，实现对钻压的控制。此外，中国石油大学与宝鸡石油机械有限公司展开合作，针对游车升沉补偿装置进行研究。
由于绞车式升沉补偿装置补偿精度高，便于维护，为未来升沉补偿装置的研究方向，所以本文针对绞车式升沉补偿装置进行研究。并首先对绞车升沉补偿系统应用现状展开调研。
针对钻杆上升下放速度进行升沉补偿。如图所示为针对国内某浮式钻井平台建立的绞车式升沉补偿系统。可将浮式钻井平台主动式钻井绞车升沉补偿系统分为两部分：平台升沉运动测量部分与绞车速度控制系统。
平台升沉运动测量部分主要包括平台运动测量单元与数据处理系统，通过在平台首尾两端设置多个平台运动测量单元（MRU）测量平台升沉运动速度值，并由于测量的升沉运动速度可能存在时滞和高频噪声等问题，设置数据处理系统，令数据更贴近于真实值，最后求各个传感器测量值的平均，经PLC系统传入到司钻椅与工程师站中。
绞车速度控制系统主要包括司钻椅、三相异步电机、游动系统、传动系统、顶驱、钻杆等。其中传动系统包括钻井绞车的齿轮箱与滚筒，游动系统包括快绳，天车，游车。此系统通过司钻椅给定绞车相对于海底的钻杆上升和下放速度，此时升沉补偿控制器接收钻杆运动速度给定值、平台升沉运动速度、大钩负载相对平台甲板运动速度，根据升沉补偿算法，产生相应的参考电压值，并将其传入SVPWM模块中，令SVPWM模块输出相应的脉冲信号控制逆变器将直流母线上的电压转化为参考电压，令电机产生相应的转速，经齿轮箱，滚筒，天车游车等的转换，实现控制钻杆的上升与下放速度的目的。
需要注意的是，绞车升沉补偿控制器并不在司钻控制系统中多添加硬件设备，而是以软件的形式安装在司钻椅服务器中，当升沉补偿系统开启后，绞车升沉补偿控制器直接控制大钩负载的上升或下降过程速度，不经过PLC系统与变频器。
在升沉补偿控制系统开启后，由图可知，司钻员通过司钻椅设定自动送钻时钻杆的上升与下放速度，为防止平台升沉运动干扰钻杆上升或下降过程，升沉补偿控制系统通过平台运动测量单元（MRU）测得的平台升沉运动的速度值和绞车电机编码器测得的绞车电机此时的转速，得出此时电机应保持的转速并将此信号作为给定值传递到升沉补偿控制器中，使控制器控制电机按照给定值输出转速，保持钻杆上升或下放速度的恒定。
绞车内部三相异步电机由变频器直接控制，且通过齿轮箱与滚筒相连，而滚筒通过快绳与天车，游车构成的动滑轮组相连，使各个相对独立的设备构成钻杆起升系统。
当进行正常钻井作业时，司钻人员通过司钻椅设定钻杆相对于海底的上升或下降过程速度给定值，将信号传递到绞车电机对应的变频器中，变频器通过控制信号控制电机的转速，从而控制滚筒的转速，对钻杆，钻头等绞车负载运动速度进行控制。
根据对某浮式钻井平台所用变频器的调研可知，在实际工作中，采用的变频器为
ABB公司生产的ACS800型号，通过直接转矩控制（DTC）对电机的转速进行控制，直接转矩控制（Direct torque control，简称DTC）是一种变频器控制三相马达转矩的方式。其作法是依量测到的马达电压及电流，去计算马达磁通和转矩的估测值，而在控制转矩后，也可以控制马达的速度，直接转矩控制是欧洲ABB公司的专利。
在直接转矩控制中，定子磁通用定子电压积分而得。而转矩是以估测的定子磁通向量和量测到的电流向量内积为估测值。磁通和转矩会和参考值比较，若磁通或转矩和参考值的误差超过允许值，变频器中的功率晶体会切换，使磁通或转矩的误差可以尽快缩小。因此直接转矩控制也可以视为一种磁滞或继电器式控制。