A gerendaszivattyú-egységet gyakran használják fő szivattyúberendezésként Kína különböző olajmezőkön, amelynek olyan problémái vannak, mint az alacsony termelés, a magas energiafogyasztás és a nagy lovak, amelyek kis autókat húznak. Az elmúlt években, a teljesítményelektronikai technológia fejlődésével a frekvenciaátalakítási technológiát széles körben alkalmazzák az olajmezőkön az olyan előnyei miatt, mint az energiatakarékosság és a kényelmes frekvenciabeállítás. A szivattyúegység működése során az elektromos motor gyakran generátor állapotban működik.
Az energia-visszaáramlás problémájának megoldására jelenleg két fő megoldás létezik a kínai olajmezőkön található szivattyúegységekre:
· Változtatható frekvenciájú fékezőegység és változtatható frekvenciájú visszacsatoló egység. A fékezőegység és a fékellenállás hozzáadása a gyűjtősínhez közvetlenül energiát fogyaszt a fékellenálláson, ami nemcsak az energiatakarékosság szempontjából káros, hanem a fékellenállás hőelvezetésével és élettartamával kapcsolatos problémákat is megnehezíti;
· A párhuzamos visszacsatoló egységek a gyűjtősínhez csatlakoznak, hogy a motor által az áramtermelés során termelt energiát visszacsatolják a hálózatba, így biztosítva a fordított áramlást az inverter és a hálózat között. Ez azonban nem oldja meg az alacsony teljesítménytényező és a magas harmonikus áram problémáját, amikor az energia a hálózatról az inverterre áramlik.
A fenti helyzetre reagálva a négykvadránsos technológia képes leküzdeni a fent említett két megoldás hiányosságait. A négykvadránsos frekvenciaátalakítási technológia megoldja a szivattyúegységek regeneratív energiafeldolgozásának problémáját, amikor a rendszer kiegyensúlyozatlan, négykvadránsos működési funkcióval, miközben javítja az energiatakarékossági hatékonyságot, csökkenti a tápegység harmonikus szennyezését és javítja a teljesítménytényezőt. A négykvadránsos frekvenciaváltó PWM által vezérelt IGBT egyenirányító technológiát alkalmaz, az egyenirányítás és az energia-visszacsatolás kétirányú vezérlésével. A valódi négykvadránsos működés tökéletesen megoldja a szivattyúegységek energia-visszaáramlásának problémáját.
Bevezetés a négykvadránsos frekvenciaátalakítási technológiába
1. A négynegyedes frekvenciaváltó elve
A négykvadránsos frekvenciaváltó áramkör topológiáját, amely háromfázisú impulzusszélesség-modulációt (PWM) használ a szabályozatlan egyenirányítás helyett, az 1. ábra mutatja. A terhelés mechanikai energiáját elektromos energiává alakíthatja, és visszatáplálhatja a hálózatba.
Négykvadránsos frekvenciaváltó - energiatakarékos megoldás olajmező szivattyúegységekhez
1. ábra Négykvadránsos frekvenciaváltó áramkör topológiai felépítése
2. A négynegyedes frekvenciaváltó előnyei
Egy nagy sebességű és nagy számítási teljesítményű egyenirányító vezérlőegység (DSP) hat nagyfrekvenciás PWM impulzust generál az egyenirányító oldalon lévő IGBT bekapcsolásának és kikapcsolásának vezérlésére. Az IGBT bekapcsolása és kikapcsolása a bemeneti fojtótekerccsel együttműködve szinuszáram-hullámformát hoz létre, amely fázisban van a bemeneti feszültséggel. Ez kiküszöböli a dióda-egyenirányítás és -analízis által generált harmonikusokat, és a teljesítménytényező közel 1-re csökken, ezáltal kiküszöböli a harmonikus szennyezést az elektromos hálózatban;
A négykvadránsos frekvenciaátalakítási technológia egyenirányító oldalán IGBT teljesítménymodulok találhatók, amelyek kétirányú energiaáramlást biztosítanak a bemeneti hálózat és a motor között. Amikor a rendszer kiegyensúlyozatlan, a kiegyensúlyozatlanság által generált potenciális energia visszatáplálható a hálózatba, jelentősen csökkentve a rendszer kiegyensúlyozásának szükségességét.
Amikor a motor generátor állapotban van, a motor által termelt energia az inverter oldalon lévő diódán keresztül visszatáplálódik az egyenáramú buszra. Az egyenirányító oldali visszacsatolásos vezérlés elindul, megfordítja az egyenáramot váltóárammá, és az inverter feszültségének fázisának és amplitúdójának szabályozásával visszatáplálja az energiát a hálózatba, energiamegtakarítási hatásokat érve el.