Strålpumpningsenheten används ofta som den huvudsakliga pumputrustningen i olika oljefält i Kina, vilket har problem som låg produktion, hög energiförbrukning och stora hästar som drar små bilar. Under senare år, med utvecklingen av kraftelektronikteknik, har frekvensomvandlingsteknik använts i stor utsträckning i oljefält på grund av dess fördelar som energibesparing och bekväm frekvensjustering. Under pumpenhetens drift går elmotorn ofta i ett genererande tillstånd.
För att lösa problemet med energiåterflöde finns det för närvarande två huvudlösningar för pumpenheter i olika oljefält i Kina:
·Bromsenhet med variabel frekvens och variabel frekvensåterkopplingsenhet. Att lägga till en bromsenhet och ett bromsmotstånd till samlingsskenan förbrukar direkt energi på bromsmotståndet, vilket inte bara är skadligt för energibesparingen, utan också svårt att lösa problemen med värmeavledning och bromsmotståndets livslängd.
·Parallella återkopplingsenheter är anslutna till samlingsskenan för att mata tillbaka den energi som genereras av motorn under kraftproduktionen till nätet, vilket uppnår ett omvänt flöde mellan växelriktaren och nätet. Detta löser dock inte problemet med låg effektfaktor och hög harmonisk ström när energi flyter från nätet till växelriktaren.
Som svar på ovanstående situation kan fyrkvadranttekniklösningen övervinna bristerna hos de två ovan nämnda lösningarna. Fyrkvadrantfrekvensomvandlingstekniken löser problemet med regenerativ energibearbetning i pumpenheter när systemet är obalanserat, med fyrkvadrantdrift, samtidigt som energibesparande effektivitet förbättras, harmonisk förorening i strömförsörjningen minskas och effektfaktorn förbättras. Fyrkvadrantfrekvensomvandlaren använder IGBT-likriktningsteknik styrd av PWM, med dubbelriktad styrning av likriktning och energiåterkoppling. Äkta fyrkvadrantdrift kan perfekt lösa problemet med energiåterflöde i pumpenheter.
Introduktion till fyrkvadrantsfrekvensomvandlingsteknik
1. Principen för fyrkvadrantfrekvensomvandlare
Topologin för fyrkvadrantsfrekvensomvandlarkretsen, som använder trefas pulsbreddsmodulering (PWM)-likriktning istället för okontrollerad likriktning, visas i figur 1. Den kan omvandla lastens mekaniska energi till elektrisk energi och återföra den till elnätet.
Fyrakvadrantsfrekvensomvandlare - energibesparande lösning för oljefältspumpenheter
Figur 1 Topologisk struktur för fyrkvadrantfrekvensomvandlarkrets
2. Fördelar med fyrkvadrantfrekvensomvandlare
Med hjälp av en DSP-likriktarstyrenhet med hög hastighet och hög beräkningskraft genereras sex högfrekventa PWM-pulser för att styra till- och frånslagningen av IGBT:n på likriktarsidan. Till- och frånslagningen av IGBT:n samverkar med ingångsreaktorn för att producera en sinusströmsvågform som är i fas med ingångsspänningen. Detta eliminerar de övertoner som genereras av diodlikriktning och analys, och effektfaktorn är nära 1, vilket eliminerar övertonsförorening i elnätet.
Likriktarsidan av fyrkvadrantfrekvensomvandlingstekniken använder IGBT-kraftmoduler, vilket kan uppnå dubbelriktat energiflöde mellan ingångsnätet och motorn. När systemet är obalanserat kan den potentiella energin som genereras av obalansen matas tillbaka till nätet, vilket avsevärt minskar behovet av systembalans;
När motorn är i genererande tillstånd matas den energi som genereras av motorn tillbaka till DC-bussen via dioden på växelriktarsidan. Likriktarsidans återkopplingsstyrning startar, reverserar likström till växelström och matar tillbaka energin till nätet genom att styra fas och amplitud på växelriktarspänningen, vilket uppnår energibesparande effekter.