一種抽油機(jī)專(zhuān)用濾波能饋裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種抽油機(jī)專(zhuān)用濾波能饋裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]油田抽油機(jī)采用的通用變頻系統(tǒng)由于采用不控整流，能量只能單向傳遞，在許多需要四象限運(yùn)行的場(chǎng)合，如快速啟動(dòng)、制動(dòng)、頻繁正反轉(zhuǎn)的調(diào)速系統(tǒng)，電機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，異步電機(jī)已成為異步發(fā)電機(jī)，直流側(cè)電容上產(chǎn)生栗升電壓，若不及時(shí)釋放會(huì)引起變頻器過(guò)壓保護(hù)或造成主回路功率器件損壞。設(shè)備不控整流電路還會(huì)產(chǎn)生諧波電流，造成電網(wǎng)波形畸變，影響其它設(shè)備正常運(yùn)行。
[0003]采用變頻器加制動(dòng)電阻方式可以將抽油機(jī)下降階段電機(jī)回饋的電能通過(guò)電阻在本地消耗掉，但是會(huì)造成電能浪費(fèi)與變頻器改造的節(jié)能的目的背道相馳，將電機(jī)回饋的電能通過(guò)電阻在本地耗掉會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，導(dǎo)致裝置溫升提高，增加制冷設(shè)備的負(fù)擔(dān)，同時(shí)影響設(shè)備壽命及可靠性。有源變頻器采用二極管整流，為非線性負(fù)載，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波注入電網(wǎng)，一方面會(huì)污染電網(wǎng)，影響其他設(shè)備的安全運(yùn)行，另一方面諧波會(huì)導(dǎo)致大量的電能浪費(fèi)。
[0004]采用變頻器加能量回饋單元的方式，就是在直流側(cè)加裝一臺(tái)有源逆變器，可以將變頻器直流回路的電壓反饋到電網(wǎng)，具有起動(dòng)電流小、速度平穩(wěn)、性能可靠、對(duì)電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)上下速度任意調(diào)節(jié)和閉環(huán)控制運(yùn)行；用戶(hù)可根據(jù)油井的液位、壓力確定抽油機(jī)的沖機(jī)、速度和產(chǎn)液量，降耗節(jié)能，提高栗效。但是其成本高，變頻器加裝能量回饋裝置顯著提高了系統(tǒng)的成本，其價(jià)格與變頻器基本相當(dāng)。諧波含量高，諧波問(wèn)題不能解決。
[0005]采用四象限變頻技術(shù)即PWM整流技術(shù)，即將變頻器的二極管整流方式改為采用IGBT整流方式。采用帶有PffM控制整流器變頻器具有四象限運(yùn)行的功能，能滿(mǎn)足各種位勢(shì)負(fù)載的調(diào)速要求，可就電機(jī)的再生能量轉(zhuǎn)化為電能送回電網(wǎng)，達(dá)到最大限度的節(jié)能的目的。不僅如此，它還可減少電源的諧波污染，功率因數(shù)可接近于1，是一種真正的“綠色”變頻器。但此方式成本過(guò)高。
[0006]綜上所述，按照公知技術(shù)對(duì)抽油機(jī)變頻器不能有效的解決能量回饋和電能質(zhì)量治理問(wèn)題。造成大量的電能浪費(fèi)及電能質(zhì)量污染。用于抽油機(jī)變頻器的能饋濾波裝置市場(chǎng)上沒(méi)有相應(yīng)的產(chǎn)品。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種抽油機(jī)專(zhuān)用濾波能饋裝置，用于變頻器制動(dòng)再生能量的回饋設(shè)備，兼具有源濾波的功能，不僅實(shí)現(xiàn)電機(jī)四象限運(yùn)行，還有諧波治理功能，獲得凈化電網(wǎng)、節(jié)約電能的效果。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下:
[0009]—種抽油機(jī)專(zhuān)用濾波能饋裝置，包括:整流單元和濾波能饋單元;所述整流單元和濾波能饋單元分別連接到抽油機(jī)專(zhuān)用濾波能饋裝置的直流母線P+、N_上;所述直流母線P+、N-為各抽油機(jī)的變頻器供電；抽油機(jī)的剎車(chē)回路并聯(lián)在直流母線P+、N-上，所述濾波能饋單元采用PWM逆變的方式將抽油機(jī)的剎車(chē)回路的能量回饋到電網(wǎng)側(cè)。
[0010]所述整流單元包括輸入斷路器QF1、輸入采樣電流互感器、輸入電抗器、整流橋和緩沖裝置;所述輸入斷路器QFl—端與電網(wǎng)電壓相連，另一端依次串聯(lián)連接輸入采樣電流互感器、輸入電抗器、整流橋和緩沖裝置。
[0011]所述緩沖裝置包括直流接觸器KMl以及并聯(lián)在所述直流接觸器KMl兩端的緩沖電PlRlo
[0012]所述濾波能饋單元包括變流器模塊、控制器、信號(hào)輸入及展示裝置、直流電容、輸出電抗器和回饋斷路器QF2;
[0013]所述控制器與信號(hào)輸入及展示裝置和變流器模塊分別連接，所述直流電容、變流器模塊、輸出電抗器和回饋斷路器QF2依次串聯(lián)連接；回饋斷路器QF2與整流單元連接，將變頻器制動(dòng)再生能量的電能反饋到電網(wǎng)側(cè);所述直流電容的兩端分別依次串聯(lián)二極管和熔斷器后接入直流母線P+、N-。
[0014]所述控制器包括指令電流運(yùn)算電路、補(bǔ)償電流發(fā)生電路和DSP處理器；
[0015]所述指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)變頻器輸入側(cè)的總電流，并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入DSP處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)變流器模塊，生成與諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:
[0017]I)本實(shí)用新型提供了一種數(shù)字化、智能化的用于對(duì)抽油機(jī)變頻器制動(dòng)再生能量的回饋裝置，兼顧有源濾波，無(wú)功補(bǔ)償，三相不平衡校正等電能質(zhì)量治理作用，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能降耗的功能。
[0018]2)全數(shù)字化、智能化控制，中英雙語(yǔ)液晶顯示，便于參數(shù)設(shè)置;具有設(shè)備故障診斷能力。多重保護(hù)功能，嚴(yán)格熱設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。
[0019]3)裝置諧波濾除率2 95%，回饋電流波形為正弦波，諧波畸變率< 3%。
[0020]4)裝置的顯示觸摸屏的能饋電能計(jì)量將抽油機(jī)變頻裝置能饋節(jié)能的效果具體量化，直觀的顯示，便于效果比較和查詢(xún)。
[0021]5)將電能質(zhì)量治理和制動(dòng)再生能量回饋兩大功能結(jié)合為一體，填補(bǔ)了抽油機(jī)變頻器裝置能量回饋和電能質(zhì)量治理的空白。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型的工作原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
:
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0024]本抽油機(jī)專(zhuān)用濾波能饋裝置，用于抽油機(jī)專(zhuān)用變頻器裝置工作過(guò)程中能量回饋和濾波，無(wú)功補(bǔ)償，三相不平衡校正等功能。
[0025]抽油機(jī)專(zhuān)用濾波能饋裝置，如圖1所示，包括整流單元和濾波能饋單元兩部分。
[0026]整流單元與電網(wǎng)相連，將三相交流電通過(guò)整流單元變成直流電源為變頻器提供直流供電，同時(shí)為裝置提供濾波能饋通道，濾波能饋單元與控制器相連，執(zhí)行控制器發(fā)出的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)變頻器的電能質(zhì)量治理和制動(dòng)再生能量回饋。
[0027]整流單元和濾波能饋單元分別連接到抽油機(jī)專(zhuān)用濾波能饋裝置的直流母線P+、N_上;直流母線P+、N_為各抽油機(jī)的變頻器供電；抽油機(jī)的剎車(chē)回路并聯(lián)在直流母線P+、N_上，濾波能饋單元采用PWM逆變的方式將抽油機(jī)剎車(chē)回路的能量回饋到電網(wǎng)側(cè)，即輸入斷路器QFl 處;
[0028]整流單元包括輸入斷路器QF1、輸入采樣電流互感器、輸入電抗器、整流橋和緩沖裝置;輸入斷路器QFl—端與電網(wǎng)電壓相連，另一端依次串聯(lián)連接輸入采樣電流互感器、輸入電抗器、整流橋和緩沖裝置。
[0029]其中，緩沖裝置包括直流接觸器KMl以及并聯(lián)在所述直流接觸器KMl兩端的緩沖電PlRlo
[0030]抽油機(jī)專(zhuān)用濾波能饋裝置接入配電系統(tǒng)中，將三相交流電通過(guò)整流單元變成直流電源，當(dāng)變頻器裝置為直流供電時(shí)，通過(guò)直流熔絲給抽油機(jī)的變頻器直流側(cè)供電。當(dāng)變頻器裝置為交流供電時(shí)通過(guò)電抗器直接與變頻器交流側(cè)相連典型抽油機(jī)變頻器組一般包含4臺(tái)變頻器。
[0031]濾波能饋單元包括變流器模塊(圖1中的全橋逆變器)、控制器、信號(hào)輸入及展示裝置、直流電容、輸出電抗器和回饋斷路器QF2;
[0032]控制器與信號(hào)輸入及展示裝置和變流器模塊分別連接，直流電容、變流器模塊、輸出電抗器和回饋斷路器QF2依次串聯(lián)連接；回饋斷路器QF2與整流單元連接，將變頻器制動(dòng)再生能量的電能反饋到電網(wǎng)側(cè);直流電容的兩端分別依次串聯(lián)二極管和熔斷器后接入直流母線P+、N-。
[0033]變流器模塊包括電力電子器件、驅(qū)動(dòng)器、保護(hù)器、采樣電路、供電電源等，信號(hào)輸入及展示裝置選用顯示觸摸屏，顯示觸摸屏與控制器通過(guò)RS485通訊連接，在顯示觸摸屏內(nèi)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，確定回饋的閥值。
[0034]濾波能饋單元采用IGBT模塊HVM逆變的方式，將抽油機(jī)裝置剎車(chē)時(shí)的能量回饋到電網(wǎng)側(cè)，回饋的電流波形為正弦波，對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染。回饋的起始電壓可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定或者調(diào)整。滿(mǎn)足不同工況的要求。當(dāng)變頻器處于剎車(chē)制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，變頻器設(shè)備的直流側(cè)電壓升高，當(dāng)變頻器整流裝置部分的直流母線電壓超過(guò)設(shè)定的能量回饋閥值時(shí)，裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)入并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài)，應(yīng)向電網(wǎng)回饋能量以保持母線電壓維持恒定至設(shè)定值，將電能通過(guò)裝置反饋到電網(wǎng)側(cè)，達(dá)到電能回饋的目的，其動(dòng)作優(yōu)先級(jí)高于剎車(chē)回路的動(dòng)作值。且回饋電流畸變率不超過(guò)3 %。
[0035]當(dāng)變頻器設(shè)備處于提升狀態(tài)時(shí)，抽油機(jī)變頻設(shè)備直流側(cè)電壓值低于抽油機(jī)專(zhuān)用濾波能饋裝置直流側(cè)電壓值，用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無(wú)功功率及三相功率平衡。
[0036]控制器包括指令電流運(yùn)算電路、補(bǔ)償電流發(fā)生電路和DSP處理器。指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)采集線路中的電流，并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP處理器)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT功率模塊