專利名稱：溫度閉環(huán)程控中頻電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為溫度閉環(huán)程控中頻電源，主要用于稠油熱采工藝，屬于機(jī)電儀表設(shè)備類。
背景技術(shù)：
我國原來稠油熱采工藝中使用工頻電加熱的方法，工頻電加熱電能損耗大，而且存在有單相加熱易造成電網(wǎng)供電不平衡等缺點(diǎn)，我國是一個(gè)能源短缺的國家，能源利用率又很低，因此節(jié)電降耗勢(shì)在必行?，F(xiàn)在稠油熱采工藝中大多使用中頻加熱的方式，它比原有工頻電加熱節(jié)能30％以上，但是現(xiàn)有的中頻加熱電源中大多采用模擬器件產(chǎn)生波形，存在溫度漂移的問題，造成頻率不穩(wěn)定，易發(fā)生故障，而且產(chǎn)品的升級(jí)換代困難。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種新型的中頻電加熱電源，即溫度閉環(huán)程控中頻電源，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺點(diǎn)，頻率穩(wěn)定，不存在溫度漂移問題，減少故障率，利于產(chǎn)品的升級(jí)換代。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括中頻柜、及其柜內(nèi)的機(jī)芯、中頻變壓器和電熱電容，其特征在于所述的中頻電源機(jī)芯的結(jié)構(gòu)為在中頻柜左側(cè)安裝有直流接觸器、在機(jī)芯的后面安裝有散熱片、在散熱片下端裝有整流模塊，中、上部裝有絕緣柵極大功率雙級(jí)晶體管，右側(cè)裝有電解電容、機(jī)芯的前面裝有單片機(jī)控制板，中間為本機(jī)芯的風(fēng)道。
本實(shí)用新型的原理是將輸入的380V 50Hz的三相電流經(jīng)整流濾波后變成530V的直流電，再經(jīng)逆變電路在主控板的控制作用下，變成200～2500Hz的單相中頻電壓，且頻率連續(xù)可調(diào)，最后經(jīng)中頻變壓器輸送到油井加熱電纜，供電熱采油的能源之用。它克服工頻電加熱存在有單相加熱易造成電網(wǎng)供電不平衡，且耗電量大，同時(shí)熱效率低缺點(diǎn)本實(shí)用新型是在中頻電源柜內(nèi)，裝有單片機(jī)控制板、變頻機(jī)芯、散熱片及變頻主電路、變壓器、電熱電容，工作時(shí)，中頻電源采用交直交變頻工作方式，當(dāng)三相380V交流經(jīng)整流濾波后變換成直流，后經(jīng)橋式逆變電路在單片機(jī)波形發(fā)生器的控制下進(jìn)行開關(guān)變換，整流逆變電路如(圖3)所示，驅(qū)動(dòng)電路如(圖4)，單片機(jī)控制板16是該系統(tǒng)的核心部件。由單片機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生脈寬、頻率可調(diào)的方波信號(hào)，輸送到(圖4)中的M57962L，用來放大該信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)G1、G2、G3、G4。將直流電逆變成交流電，經(jīng)圖3中的中頻變壓器T輸出不同電壓檔的中頻電，然后再加到加熱電纜上，從而實(shí)現(xiàn)將三相工頻電源變換成單中頻電源。該電源的溫度PID調(diào)節(jié)器把現(xiàn)場(chǎng)采集的溫度信號(hào)與自身的調(diào)定值進(jìn)行比較，輸出送到單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算后，輸出脈寬和頻率可調(diào)的方波，從而改變電源的加熱功率，實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)調(diào)整。同時(shí)該系統(tǒng)還具有智能判斷負(fù)載是否短路，并實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)功能(啟動(dòng)次數(shù)可以人為設(shè)定)，這就大大降低了現(xiàn)場(chǎng)的故障率。該中頻電源的驅(qū)動(dòng)放大電路在驅(qū)動(dòng)大功率絕緣雙極晶體管(IGBT)的同時(shí)，監(jiān)測(cè)G1中的極電極電位，在附屬電路的配合下可起到對(duì)自身IGBT的快速保護(hù)。而且保護(hù)電位可以進(jìn)行人為調(diào)節(jié)，以適用于不同加熱負(fù)載的要求。本實(shí)用新型工作方式可歸納為由電網(wǎng)三相380V交流電壓，經(jīng)三相全波整流、濾波，變成直流電壓，然后在將直流電經(jīng)驅(qū)動(dòng)和控制回路逆變成為200～2500HZ的單相中頻電壓后，在由中頻變壓器升壓輸出到油井加熱電纜，而且本新型中頻電源還實(shí)現(xiàn)了溫度PID調(diào)節(jié)及智能判斷。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是該裝置中的交變中頻電流不是正弦波，而是方波，我們都知道方波是由正弦波和高次諧波疊加而成的，由于本身頻率高再加上高次諧波分量的存在，電流穿過空心桿并與空心桿構(gòu)成回路后，在其上面形成很強(qiáng)的集膚效應(yīng)，從而在其上面形成較高的溫度，與現(xiàn)技術(shù)中的工頻電源相比，平均節(jié)電在30％左右，另外采用該裝置還解決了原工頻電加熱系統(tǒng)正常電網(wǎng)供電不平衡問題，由于本系統(tǒng)波形是采用單片機(jī)生成的，所以產(chǎn)品升級(jí)換代快，并且不存在溫度漂移現(xiàn)象，系統(tǒng)的工作頻率穩(wěn)定，此外本電源還且有過欠壓保護(hù)及負(fù)載零值短路保護(hù)、過流保護(hù)功能。


本實(shí)用新型由以下實(shí)施例給出
以下結(jié)合附圖予以說明附圖1本實(shí)用新型裝配圖附圖2本實(shí)用新型變頻主電路方框示意圖附圖3本實(shí)用新型整流逆變電路原理圖附圖4本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)電路原理圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，溫度閉環(huán)程控中頻電源是包括中頻柜(1)，在中頻柜中安裝有直流接觸器8、中頻電源機(jī)芯(2)，在機(jī)芯上安裝有散熱片24、整流模塊7和電解電容5、絕緣柵極大功率雙級(jí)晶體管〔IGBT〕6，中頻變壓器(3)、電熱電容器(4)、電流傳感器(10)，柜中還裝有空氣開關(guān)9。
系統(tǒng)的工作原理如圖2所示，三相工頻電12經(jīng)整流濾波電路13(圖1中的5和7)后變?yōu)橹绷麟?4，經(jīng)過逆變電路15逆變?yōu)閱蜗嘀蓄l電19，再經(jīng)中頻變壓器18升壓后送給加熱電纜22，溫度探頭23采集來的井口油溫送給PID調(diào)節(jié)器21經(jīng)運(yùn)算后送給單片機(jī)控制板16，再綜合運(yùn)算后產(chǎn)生脈寬、頻率可調(diào)的方波，經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大電路17放大后來驅(qū)動(dòng)逆變電路15，欠過壓保護(hù)電路20將檢測(cè)來的電壓信號(hào)送給單片機(jī)控制板16來實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)，以上為溫度閉環(huán)程控中頻電源整個(gè)的工作流程。
整流電路(D1、D2、D3)、驅(qū)動(dòng)電路、逆變電路(G1、G2、G3、G4)的具體線路結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示，單片機(jī)控制板16(圖2)的作用是實(shí)現(xiàn)波形輸出，及各種保護(hù)(包括過流短路，過壓欠壓)并進(jìn)行智能判斷負(fù)載狀態(tài)。該中頻電源的機(jī)芯結(jié)構(gòu)為左邊為兩塊上下排列的驅(qū)動(dòng)放大線路板11(圖1)，中間為散熱器24，右邊為濾波電容器5。圖3所示的整流逆變電路安裝在散熱片上，散熱片上的器件的分布〔附圖1〕最下端為整流模塊7(圖3中的D1～D3)，在其上端為水平排列的兩排絕緣柵極大功率雙級(jí)晶體管〔IGBT〕6(圖3中的G1～G4)，快速瞬態(tài)電壓抑制器V1-V4、無感吸收電容C5-C8并接到IGBT的兩端，電解電容C1-C4安裝在整流電路之后，可起到濾波作用。
權(quán)利要求1.溫度閉環(huán)程控中頻電源，它包括中頻柜、及其柜內(nèi)的機(jī)芯、中頻變壓器和電熱電容，其特征在于所述的中頻電源機(jī)芯的結(jié)構(gòu)為在中頻柜左側(cè)安裝有直流接觸器、在機(jī)芯的后面安裝有散熱片、在散熱片下端裝有整流模塊，中、上部裝有絕緣柵極大功率雙級(jí)晶體管，右側(cè)裝有電解電容、機(jī)芯的前面裝有單片機(jī)控制板，中間為本機(jī)芯的風(fēng)道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的溫度閉環(huán)程控中頻電源，其特征在于中頻變壓器鐵芯材質(zhì)為非晶態(tài)鐵芯，里邊的初級(jí)線圈額定電壓為650V，電流為250A；次級(jí)線圈額定電壓為1450V，電流為120A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的溫度閉環(huán)程控中頻電源，其特征在于中頻柜分左、右兩室，左室裝中頻機(jī)芯，空氣斷路器，主電路直流側(cè)的交流接觸器；右室裝有中頻變壓器，電熱電容器，電流傳感器。
專利摘要溫度閉環(huán)程控中頻電源，它包括中頻柜、及其柜內(nèi)的機(jī)芯、中頻變壓器和電熱電容，其特征在于所述的中頻電源機(jī)芯的結(jié)構(gòu)為在中頻柜左側(cè)安裝有直流接觸器、在機(jī)芯的后面安裝有散熱片、在散熱片下端裝有整流模塊，中、上部裝有絕緣柵極大功率雙級(jí)晶體管，右側(cè)裝有電解電容、機(jī)芯的前面裝有單片機(jī)控制板，中間為本機(jī)芯的風(fēng)道。本實(shí)用新型解決了原工頻電加熱系統(tǒng)正常電網(wǎng)供電不平衡問題，由于本系統(tǒng)波形是采用單片機(jī)生成的，所以產(chǎn)品升級(jí)換代快，并且不存在溫度漂移現(xiàn)象，系統(tǒng)的工作頻率穩(wěn)定，此外本電源還且有過欠壓保護(hù)及負(fù)載零值短路保護(hù)、過流保護(hù)功能。
文檔編號(hào)H02M5/40GK2609273SQ03211580
公開日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2003年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者楊宏君, 趙新國, 畢默思 申請(qǐng)人:楊宏君