抽油机节能电控装置综述

时间:2012-09-05来源:网络
CUs2=×2200×10-6×(640000-360000)=308J,比起6000J的回馈能量来说小得多了。即使再增加10000μF的滤波电容,也只能储能1400J,因此,在大容量或者负载惯量大的系统中,不可能只靠滤波电容器来限制泵升电压。 2)第二种办法是采用“放”的办法,可以采用由分流电阻器Rp和开关管S11组成的泵升电压限制电路,如图8所示。

图 8 泵 升 电 压 限 制 电 路

也就是将回馈能量消耗在电阻上,这是一种耗能的方法,对节能不利。尤其是在大容量或者大惯量拖动系统中,能量的损失较大。

3)对于地处北方寒冷地区的抽油机,为了在冬季增加原油的流动性和防止结蜡,而对井口回油管进行电加热,如采用中频加热装置。这时也可将变频器与中频电加热装置共用整流电路及直流母线,这样可将电动机回馈到直流母线上的再生能量用于中频加热器,同时又防止了直流母线电压的泵升。

4)对于同一井场上有多口油井的场所,可以采用共用直流母线系统方案,即若干台抽油机的变频器可共用一台整流器,将其直流母线联结在一起,利用各变频器的回馈能量不可能在同时发生的原理,将某一台变频器的回馈能量作为其他变频器的动力。这样即节约了能量,又防止了泵升电压的产生。如图9所示。

图9 采用公用直流母线的多变频器系统主电路

5)对于更大功率的系统,为了回馈再生能量,提高效率,可以采用能量回馈装置,将再生能量回馈电网,当然这样一来,系统就更复杂,投资也就更高了。所谓的能量回馈装置,其实就是一台有源逆变器。按采用的功率开关器件的不同又可以分为晶闸管(SCR)有源逆变器及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)逆变器两种,它们又各有其特点和要求。

——晶闸管有源逆变器

如图10所示,三相桥式可控变流电路用作有源逆变装置,使电网吸收再生电功率。为了使有源逆变电路正常工作,并防止过电流,应满足Um>Ud,其中Ud为变频器正常工作时的直流母线电压,Um为再生直流电压,而Um可通过超前角ββ=π-α)来进行调节。由于

Um=-2.34U2cosβ(或=-1.35U21cosβ)(1)

图10 采 用 晶 闸 管 有 源 逆 变 器 的 再 生 能 量 回 馈 系 统 电 路

若有源逆变器交流侧直接接到380V交流电源,且取最小超前角β=π/6,则Ummax为440V左右,而变频器直流母线电压正常工作时在510V左右,则Ud>Um。而我们要求的是,当再生能量较小时,有源逆变装置不工作,让能量储存在滤波电容器中,当直流母线电压达到某一设定值时(如Ud>670V),有源逆变装置才开始工作,将多余的能量回馈电网。根据式(1)反算过去,逆变变压器副边的线电压应大于540V,才能实现电压匹配。

——IGBT有源逆变器

虽然其主电路结构与变频器中的无源逆变器基本相同,但是其功能和控制方法是大不相同的。变频器中的无源逆变器的负载是三相交流电动机,其输出频率、电压、相位都可以由变频器随意控制;而有源逆变器的输出接的是交流电网,其输出频率、相位和电压取决于电网,所以,在IGBT有源逆变器的控制中增加了鉴频、鉴相器和锁相环控制。电压则由PWM控制,比晶闸管有源逆变器容易实现。另外在输出端接有交流电抗器,用来抑制过电流。

6)采用可四象限运行的变频器,如图11所示其控制就更复杂,投资也更高了。

图 11 可 四 象 限 运 行 变 频 器 主 电 路

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关键词: 综述 装置 节能 抽油

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