变频调速系统在油田企业中的应用.docx

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1、变频调速系统在油田企业中的应用投入批量消费，这种被命名为Diamond-HV系列的高压变频器是由新电创拓公司和德国技术专家合作开发成功的。它采用HV-IGBT元件、全桥级联式多电平逆变技术、多重化输出和模块化设计方案，具有构造简洁、平安可靠、无湝波污染和可直接驱动普通异步电动机等特点。现将这种高压变频器简介如下：1、系统构造Diamond-HV系列高压变频器的构造如图1所示，由移相变压器、功率单元和控制器组成。Diamond-HV系列变频器标准配置移相级联式高压变频器采用3个独立功率单元串联的方式来实现高压输出，其原理如图2所示。电网电压经过二次侧多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单

2、元为三组输入、单组输出的交直交SPWM电压源型逆变器构造，如图3所示。将相邻功率单元的输出端串联起来，形成Y联结构造，实现变压变频的高压直接输出，供应高压电动机。每个功率单元分别由输入变压器的一组二次绕组供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间互相绝缘。以额定输出电压为6KV的变频器为例，每相由3个额定电压为1275V的功率单元串联而成，输出组电压最高可达3825V，线电压可达6600V左右，每个功率单元承受全部的输出电流，但只提供1/3的相电压和1/9的输出功率。这样设计，单元的电压等级和串联数目决定变频器输出电压，单元的额定电流决定变频器输出电流。由于不是采用传统的器件串联的方式来实现高压输

3、出，而是采用整个功率单元串联，所以不存在功率器件串联引起的动态均压问题。单元内采用3300V的HV-IGBT，以到达在知足输入、输出波形质量要求的前提下，尽量减少每组串联单元的个数，降低本钱，进步可靠性。输入变压器采用多重化设计，以到达降低输入谐波电流的目的。变压器的9个二次绕组，采用延边三角形联结。分为3个不同相位，互差200电角度，形成18脉波的二极管整流电路构造，所以理论上17次以下的谐波都可以消除，输入电流波形接近正弦波，总的谐波电流失真低于3%。在变压器二次绕组分配时，组成同一相位组的每三个二次绕组，分别给分属于电动机三相的功率单元供电。这样，即使在电动机电流出现不平衡的情况下，也能

4、保证各相位组的电流根本一样，到达理想的谐波抵消效果。这种变频器不加任何谐波滤波器就可以知足供电部门对输入电流谐波失真的要求。由于采用二极管整流的电压源型构造，电动机所需的无功功率可由滤波电容提供，所以输入功率因数较高，根本可保持在0.96以上，不必采用功率因数补偿装置。align=center/align由于采用二极管不可控整流电路构造，所以变频器对浪涌电压的承受才能较强。雷击或者开关操纵引起的浪涌电压可以经过变压器产生浪涌电流，经过功率单元的整流二极管给滤波电容充电，滤波电容足以吸收进入到单元内的浪涌能量。3、移相SPWM输出技术逆变器输出采用多电平移相式SPWM技术，同一组功率单元输出一样

5、幅值和相位的基波电压，但串联各单元的载波之间相互错开1200电角度，实现多电平移相SPWM，输出电压非常接近正弦波，输出波形如图5所示。功率单元采用较低的开关频率，以降低开关损耗，且可以不用浪涌吸收电路，进步变频器效率。由于采取多电平移相式SPWM，等效输出开关频率很高，且输出电平数增加，可大大改善输出波形，降低输出谐波，输出电压湝波含量低于2.33%。同时，谐波引起的电动机发热、噪声和转矩脉动也大大降低。对脉动电压波来讲，当输出电缆长度超过临界值时，运行波反射引起的过电压会造成电动机的绝缘损坏。由于Diamond-HV系列高压变频器的输出du/dt较低，每个电平台阶只有单元直流母线电压大小，

6、运行中不会对电动机绝缘构成威胁，所以对变频输出与电动机之间的电缆长度没有特殊限制。4、接口与通讯功率单元与主控系统之间通过光纤进展通讯技术，低压局部和高压局部完全可靠隔离，十分值得一提的是，与其他厂家单元串联高压变频器不同，Diamond-HV高压变频器的单元外壳是平安接地的，系统具有极高的平安性，同时具有很好的抗电磁干扰性能。功率单元采用模块化构造，所有的功率单元可以互换，以便于维修，每个单元只有3个输入、2个输出电气连接端和四组光纤插头与控制系统连接。Diamond-HV高压变频器采用功率单元自动旁路技术，这样即使在个别功率单元损坏的情况下,也能降额继续运行，或者采用冗余功率单元设计方案使

7、变频器满载继续运行。5、控制器控制器核心由嵌入系统并行处理单元和光纤通讯接口组成。移相SPWM技术可以保证电机在各种频率下都能到达最优的运行性能。全中文视窗监控和操纵界面使操纵更加方便、可靠。工业标准接口可以实现远程监控和网络化控制。该类型高压变频器彻底摒弃了可靠性较差的工控机，取而代之的是超大规模集成电路的一体化设计，其运行可靠性大大进步。控制器还包括一台内置的PLC，用于柜体内开关信号的逻辑处理，以及与现场各种操纵信号和状态信号的协调，增强了系统的灵敏性。四、完毕语今天节能降耗工作日益成为人们关注的重点，油田企业拥有着宏大的节能潜力，而高压变频调速系统在我国油田企业的节能降耗工作中也必将成为强有力的工具。