IGBT在石油感应加热电源中的应用.docx

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1、IGBT在石油感应加热电源中的应用ronggang导语：介绍了一种新型石油感应加热电源，讨论了一些经过改良的IGBT应用方法。试验说明，改良后的电源高效、可靠。摘要：介绍了一种新型感应加热电源，讨论了一些经过改良的IGBT应用方法。试验说明，改良后的电源高效、可靠。关键词：石油感应；加热逆变器；绝缘拥双极ApplcationofinthePowerSupplyforInductionHeatingPetroleumAbstract：Thispaperintroducesanewpowersupplyforinductionbeatingpetroleumanddiscussesafewmodi

2、fiedapplcationmethodsofIGBTTheexperimentshowsthemodifiedpowersupplycanoperateefficlendyandteliabty。Keywords：petroleum；duettonheatingiinverter；IGBT1引言为了开采含胶质沥青、含蜡和凝固点高的三高稠油，油田通常采用蒸气吞吐、化学降粘和热水射流伴进等方法进展开采，这些方法存在投资高、不便治理等缺点。目前，江苏油田在开采稠油时，结合自身特点，采用钢质空心抽油杆感应加热技术。该技术具有：所需设备简单，井下作业与维修方便；输入功率可调；便于实现自动控制；沿程加热

3、均匀，不会产生部分过热；热效率高在油管中心发热；不怕停电停抽；延长作业周期；进步消费效率；对环境无污染；使用平安，治理方便；一次性投资较少，资金回收快1等特点。根据目前国内的供电形式，空心抽油杆感应加热系统采用的是工频感应加热方式。为了三相用电平衡，工频加热电源将工频三相沟通电中的一相分别经电抗器、电容器列相移相叠加到其它二相，再经变压器直接变成适于各种加热要求的单相工频沟通电后连接加热导体。因此工频加热电源本钱高、体积大、粗笨、效率低。石油中频感应加热电源采用IGBT作为逆变开关器件，与常用的工频加热电源相比，体积缩小40、重量减轻50。2中频感应加热电源中频感应加热电源的电路构造参见图1。

4、三相整流器将工频三相沟通电整流成直流电，经滤波后，由全桥逆变器变换成频率和占空比在一定范围内均连续可调的单相中频沟通电，再经隔离变压器输出给加热负载。全桥逆变器采用脉宽调制PWM零电压开关电路，具有开关损耗低、电磁干扰小等优点2。控制电路采用SG3524集成块，调节脚电压以保证输出信号的死区时闻。输出信号的脉宽受石油温度探测器调制石油的温度控制在457O。温度过高易改变石油的化学特性温度过低会降低石油的流动性。3栅极驱动电路3.1IGBT栅极驱动模块的选用IGBT栅极驱动模块EXB841、M57962L均可用于驱动1200V系列400A以内的IGBT模块，且具有过流检颡j及保护功能。这两种驱动

5、模块短路保护情况下的输出波形如图2所示。EXB841内部产生一5v负偏压且不可调；M57962L在外部利用稳压二极管产生一9v负偏压，关栅可靠性比EXB841高。另外M57962L的保护动作时间从出现过流到栅压降至0V为63s，参见图2a；EXB841的保护动作时间为16s且关栅电压不能降至一2v以下，参见图2b，导致IGBT炸管的危险性比M57962L大。因此宜选用M57962L。3.2驱动模块外围电路的改良IGBT在关断时集电极发射极之间产生的电压上升率高达30000Vs。过高的会产生较大的位移电流。并导致产生较大的集电极脉冲浪涌电流，很轻易使IGBT发生动态擎住现象。为了防止IGBT发生

6、这种误动作，必须在IGBT栅极加负偏压3。然而在实际应用时，以下两种情况会导致驱动电路负偏压的消失：稳压二极管击穿短路；驱动电路失去+24V电源。针对以上两种情况，笔者在厂商推荐应用电路的根底上改良了IGBT驱动模块M57962L的外围电路，如图3所示。在正常情况下VZ4导通，M57962L脚为高电位，VD1截止。VT2导通。VO1输出端呈低阻态。假如稳压二极管VZ1或者VZ3击穿短路，那么VZ4截止，VT1截止，VO1输出端呈高阻态。假如驱动电路失去+24V电压，那么VO1输入端无电流通过，VO1输出端呈高阻态。4IGBT模块与滤波电容的联接IGBT的输入特性与MOSFET相类似。输入阻抗高

7、。假如驱动电路失去电压，那么IGBT的栅极失去负偏压。对发射极呈高阻态。此时，一旦有干扰窜至IGBT的栅极，那么IGBT模块的上、下两管易同时导通。假如IGBT模块直接与数千微法的滤波电容联接，那么滤波电容储存的能量会通过IGBT模块的上、下管直接释放，易导致IGBT模块损坏。因此，感应加热电源在开机时先接通控制、驱动电路的电源，后将IGBT模块与滤波电容联接。在关机时先将IGBT模块与滤波电容断开，后关断控制、驱动电路的电源。5试验情况及结论石油中援感应加热电源自1997年6月在试采二厂现场试验至今，仍正常工作。电源功率为3588kw。石油中援感应加热电源不仅可以应用于空心抽油杆感应加热系统。还可以应用于复杂小断块油田的集输管道中频感应电伴热系统，这对于降低集输管道的基建投资和运行费用有着重要意义。参考文献 l刘介人工频集肤电热开采高凝稠油的理论研究与理论石油钻采工艺1994，164：7478 2关宇东，张群PWM相位调制集成片MIA818及其应用电力电子技术1995。292：2125 3张立，黄两一电力电子场控器件及其应用北京：机械工业出版社。1996