De balkpompunit wordt veel gebruikt als belangrijkste pompinstallatie in verschillende olievelden in China, met problemen zoals een lage productie, een hoog energieverbruik en grote paarden die kleine wagens trekken. Dankzij de ontwikkeling van vermogenselektronica is de laatste jaren frequentieomzetting op grote schaal toegepast in olievelden vanwege de voordelen ervan, zoals energiebesparing en handige frequentieregeling. Tijdens de werking van de pompunit draait de elektromotor vaak in een opwekkende toestand.
Om het probleem van energieterugstroom op te lossen, zijn er momenteel twee belangrijke oplossingen voor pompunits in verschillende olievelden in China:
·Remeenheid met variabele frequentie en terugkoppeling met variabele frequentie. Het toevoegen van een remeenheid en een remweerstand aan de busbar verbruikt direct energie op de remweerstand, wat niet alleen nadelig is voor de energiebesparing, maar ook de problemen met warmteafvoer en levensduur van de remweerstand moeilijk op te lossen maakt.
· Parallelle terugkoppelunits worden aangesloten op de stroomrail om de door de motor gegenereerde energie tijdens de stroomopwekking terug te voeren naar het net, waardoor een omgekeerde stroom tussen de omvormer en het net ontstaat. Dit lost echter niet het probleem op van een lage vermogensfactor en hoge harmonische stroom wanneer energie van het net naar de omvormer stroomt.
Als antwoord op bovenstaande situatie kan de vierkwadrantentechnologie de tekortkomingen van de twee bovengenoemde oplossingen overwinnen. De vierkwadrantenfrequentieconversietechnologie lost het probleem van regeneratieve energieverwerking van pompunits op wanneer het systeem ongebalanceerd is, met een vierkwadrantenwerkingsfunctie, terwijl het de energiebesparende efficiëntie verbetert, harmonische vervuiling van de voeding vermindert en de arbeidsfactor verbetert. De vierkwadrantenfrequentieomvormer maakt gebruik van IGBT-gelijkrichttechnologie die wordt aangestuurd door PWM, met bidirectionele regeling van gelijkrichting en energiefeedback. Echte vierkwadrantenwerking kan het probleem van energieterugstroming in pompunits perfect oplossen.
Inleiding tot vierkwadrantenfrequentieconversietechnologie
1. Principe van de vierkwadrantenfrequentieomvormer
De topologie van het vierkwadrantenfrequentieomvormercircuit, dat gebruikmaakt van driefasige pulsbreedtemodulatie (PWM)-gelijkrichting in plaats van ongecontroleerde gelijkrichting, wordt weergegeven in Afbeelding 1. Het kan de mechanische energie van de belasting omzetten in elektrische energie en deze terugvoeren naar het net.
Vierkwadrantenfrequentieomvormer - energiebesparende oplossing voor olieveldpompunits
Figuur 1 Topologiestructuur van een vierkwadrantenfrequentieomvormercircuit
2. Voordelen van een vierkwadrantenfrequentieomvormer
Met behulp van een snelle gelijkrichterbesturingseenheid (DSP) met een hoog rekenvermogen worden zes hoogfrequente PWM-pulsen gegenereerd om het in- en uitschakelen van de IGBT aan de gelijkrichterzijde te regelen. Het in- en uitschakelen van de IGBT werkt samen met de ingangssmoorspoel om een sinusgolfvorm te produceren die in fase is met de ingangsspanning. Dit elimineert de harmonischen die worden gegenereerd door diodegelijkrichting en -analyse, en de arbeidsfactor is bijna 1, waardoor harmonische vervuiling van het elektriciteitsnet wordt geëlimineerd;
De gelijkrichterzijde van de vierkwadrantenfrequentieomzettingstechnologie maakt gebruik van IGBT-vermogensmodules, die een bidirectionele energiestroom tussen het ingangsnet en de motor kunnen bewerkstelligen. Wanneer het systeem ongebalanceerd is, kan de potentiële energie die door de onbalans wordt gegenereerd, worden teruggevoerd naar het net, waardoor de behoefte aan systeembalans aanzienlijk wordt verminderd;
Wanneer de motor in de opwekkingsmodus staat, wordt de door de motor gegenereerde energie via de diode aan de omvormerzijde teruggevoerd naar de DC-bus. De terugkoppeling aan de gelijkrichterzijde start, waarbij de DC-spanning wordt omgedraaid naar AC-spanning en de energie wordt teruggevoerd naar het net door de fase en amplitude van de omvormerspanning te regelen, wat energiebesparende effecten oplevert.