用現(xiàn)代高新技術(shù)改造現(xiàn)有的油田采油設(shè)備是大勢(shì)所趨。用現(xiàn)代自控技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)來為油田潛油電泵（以下簡(jiǎn)稱潛泵）提供理想電源是這種技術(shù)改造過程中的一個(gè)重要組成部分。潛油電泵的電壓等級(jí)多為1140V和2300V。潛泵按放在地平面以下1000～3000米處，工作環(huán)境極度惡劣（高溫、強(qiáng)腐蝕等），傳統(tǒng)的供電方式—全壓、工頻使它故障頻繁，運(yùn)行成本大增。潛泵損壞后提到地面上來修理，僅工程費(fèi)一項(xiàng)就達(dá)5萬元，價(jià)值10萬元的電纜平均提上放下5次就須更換，潛泵平均每10個(gè)月就須維修一次，維修費(fèi)用約8萬元。傳統(tǒng)供電方式危害甚多。例如：河南中心 
　　* 潛泵全速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)井下液量不富余時(shí)，容易抽空，甚至造成死井，一旦死井，則損失慘重。
　　* 全壓、工頻工作啟動(dòng)電流大，沖擊扭矩大，不但浪費(fèi)了電，還對(duì)電機(jī)壽命有很大影響。
　　* 油田供電電壓常有波動(dòng)，使電機(jī)欠激勵(lì)或過激勵(lì)，電機(jī)被燒時(shí)有發(fā)生。
　　* 幾千米的井下電纜帶來了150V左右的線路損耗，由于這部分損耗無法補(bǔ)償，從而影響了電機(jī)的正常工作。
　　由上可看出，潛泵的傳統(tǒng)供電方式必須改造，比較理想的供電設(shè)備應(yīng)具備如下特性：
　　＊　軟啟動(dòng)
　　＊　調(diào)速方便，即變頻運(yùn)行。啟動(dòng)時(shí)間和運(yùn)行速度能根據(jù)工況任意設(shè)置。
　　＊　不受供電電壓波動(dòng)的影響，并能補(bǔ)償電纜的線路損耗。
　　＊　電纜上傳輸?shù)谋仨毷钦也ǎ駝t經(jīng)電纜反射，電壓脈沖疊加，容易燒毀電機(jī)。
　　＊　各種保護(hù)功能齊全。
　　＊　控制方便、操作簡(jiǎn)單、顯示清楚。
　　顯而易見，滿足這些要求非變頻器莫屬，但市場(chǎng)上容易買到的為風(fēng)機(jī)、水泵服務(wù)的那些變頻器不適合，因?yàn)殡妷旱燃?jí)不符、輸出波形不是正弦、電纜的損耗電壓無法補(bǔ)償。我公司受油田委托成功地研制出了1140Ｖ、３０～１00KW潛泵專用變頻器系列。現(xiàn)在又承擔(dān)了2300V潛油電泵專用變頻器的研制任務(wù)。

　　二、專用變頻器的研制   河南中心 

　　潛泵雖有不同的電壓等級(jí)，但在線運(yùn)行的多為1140V和2300V。業(yè)內(nèi)有用380V級(jí)變頻器配合特制升壓變壓器的報(bào)導(dǎo)，本文認(rèn)為這種高一低一高方案有先天不足，讓升、降壓變壓器工作在低頻下是很困難的，變壓器的加入又增加了產(chǎn)品成本,現(xiàn)在的IGBT器件的耐壓已經(jīng)較高,3000V以下的變頻器沒有必要求助于變壓器,本公司1140V潛油電泵已在幾個(gè)油田正常運(yùn)轉(zhuǎn),效果很好。本文主要介紹2300V潛油電泵專用變頻器的性能和研制情況。
　　該變頻器的技術(shù)指標(biāo)為：
　　三相輸入：2300V、50Hz
　　三相輸出：額定電壓為2300V，容量110kW
　　頻率范圍：2HZ～50HZ連續(xù)可調(diào)
　　電纜上的電壓損耗能夠得到合適補(bǔ)償。
　　輸出波形：正弦
　　控制功能、保護(hù)功能同于普通變頻器。
　　本文僅對(duì)該變頻系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)簡(jiǎn)述如下：（與380V級(jí)通用變頻器相同部分不再贅述）。
　　1、主電路與功率器件的選擇  河南中心 
　　在PWM電壓型380V級(jí)變頻器中，一般采用兩電平電路。若用兩電平電路實(shí)現(xiàn)2300V的輸出勢(shì)必要用昂貴的高壓管，為了降低對(duì)功率器件的耐壓要求和降低輸出電壓的諧波成分，本設(shè)計(jì)采用三電平電路。

   其中主電路部分采用三電平電路或稱中心點(diǎn)鉗位(NeturalPointClamped—Npc)方式,它不但能輸出較高電壓，而且能降低輸出諧波和電壓變化率（dv/dt），良好的波形正是本設(shè)計(jì)的目標(biāo)之一。圖中的功率開關(guān)器件選用西門子的雙單元IGBT模塊（1700V、200A），整流后由兩組大電容器相串聯(lián)組成濾波器，兩組電容器的連接點(diǎn)即本電路的中心點(diǎn)（三電平的中間電平）。用三電平電路結(jié)構(gòu)、3300V的IGBT模塊正好可以實(shí)現(xiàn)2.3KV的逆變輸出，但我們熟悉的供應(yīng)商3300V的IGBT模塊無現(xiàn)貨，只可預(yù)定，因?yàn)槿蝿?wù)緊，只好用1700V的雙單元模塊串聯(lián)當(dāng)一個(gè)單元來用了，這樣成本還會(huì)低些，正好借此機(jī)會(huì)研究一下器件串聯(lián)的動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)栴}．中的IGBT符號(hào)是雙單元串聯(lián)的簡(jiǎn)化表示。IGBT功率器件的直接串聯(lián)主要解決均壓?jiǎn)栴}，穩(wěn)態(tài)均壓比較容易，相串的兩支管子是同一模塊內(nèi)的器件，制造工藝和環(huán)境溫度都基本相同，因而不必采取過多的措施，應(yīng)把主要精力放在動(dòng)態(tài)均壓上。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)篩選，均壓電路由電阻R1、R2、電容C、二極管D組成。電阻R1起到靜態(tài)均壓的作用，R2、C、D與普通的緩沖電路形式相同，這里主要目的是起動(dòng)態(tài)均壓的作用。

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