Kiriş pompalama ünitesi, düşük üretim, yüksek enerji tüketimi ve büyük atların küçük arabaları çekmesi gibi sorunlar yaşayan Çin'deki çeşitli petrol sahalarında ana pompalama ekipmanı olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda, güç elektroniği teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, enerji tasarrufu ve kolay frekans ayarı gibi avantajları nedeniyle frekans dönüşüm teknolojisi petrol sahalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Pompalama ünitesinin çalışması sırasında elektrik motoru genellikle jeneratör modunda çalışır.
Enerji geri akışı sorununu çözmek için, Çin'deki çeşitli petrol sahalarındaki pompalama üniteleri için şu anda iki ana çözüm bulunmaktadır:
·Değişken frekanslı frenleme ünitesi ve değişken frekanslı geri besleme ünitesi. Baraya bir frenleme ünitesi ve bir frenleme direnci eklemek, frenleme direncinde doğrudan enerji tüketir; bu durum sadece enerji tasarrufu açısından olumsuz olmakla kalmaz, aynı zamanda ısı dağılımı ve frenleme direncinin kullanım ömrü gibi sorunların çözülmesini de zorlaştırır;
·Paralel geri besleme üniteleri, güç üretimi sırasında motor tarafından üretilen enerjiyi şebekeye geri beslemek için baraya bağlanır ve böylece invertör ile şebeke arasında ters akış sağlanır. Ancak bu, enerjinin şebekeden invertöre akması sırasında oluşan düşük güç faktörü ve yüksek harmonik akım sorununu çözmez.
Yukarıdaki duruma yanıt olarak, dört kadranlı teknoloji çözümü, yukarıda belirtilen iki çözümün eksikliklerini giderebilir. Dört kadranlı frekans dönüşüm teknolojisi, sistem dengesiz olduğunda pompa ünitelerinin rejeneratif enerji işleme sorununu, dört kadranlı çalışma fonksiyonuyla çözerken, enerji tasarrufu verimliliğini artırır, güç kaynağının harmonik kirliliğini azaltır ve güç faktörünü iyileştirir. Dört kadranlı frekans dönüştürücü, PWM kontrollü IGBT doğrultma teknolojisini kullanır ve doğrultma ve enerji geri beslemesinin çift yönlü kontrolünü sağlar. Gerçek dört kadranlı çalışma, pompa ünitelerindeki enerji geri akışı sorununu mükemmel bir şekilde çözebilir.
Dört Kadranlı Frekans Dönüşüm Teknolojisine Giriş
1、 Dörtlü Kadran Frekans Dönüştürücünün Prensibi
Kontrolsüz doğrultma yerine üç fazlı darbe genişlik modülasyonu (PWM) doğrultma kullanan dört kadranlı frekans dönüştürücü devresinin topolojisi Şekil 1'de gösterilmiştir. Yükün mekanik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürebilir ve şebekeye geri döndürebilir.
Dört kadranlı frekans konvertörü - petrol sahası pompalama üniteleri için enerji tasarrufu çözümü
Şekil 1 Dört kadranlı frekans dönüştürücü devresinin topoloji yapısı
2、 Dörtlü Frekans Dönüştürücünün Avantajları
Yüksek hızlı ve yüksek işlem gücüne sahip bir doğrultucu kontrol ünitesi (DSP) kullanılarak, doğrultucu tarafındaki IGBT'nin açılıp kapanmasını kontrol etmek için altı adet yüksek frekanslı PWM darbesi üretilir. IGBT'nin açılıp kapanması, giriş reaktörüyle birlikte çalışarak giriş voltajıyla aynı fazda bir sinüs akımı dalga formu üretir. Bu sayede, diyot doğrultma ve analiziyle oluşan harmonikler ortadan kaldırılır ve güç faktörü 1'e yakın olur, böylece şebekedeki harmonik kirliliği ortadan kaldırılır.
Dört kadranlı frekans dönüşüm teknolojisinin doğrultucu tarafında, giriş şebekesi ile motor arasında çift yönlü enerji akışı sağlayabilen IGBT güç modülleri kullanılmaktadır. Sistem dengesiz olduğunda, dengesizlikten kaynaklanan potansiyel enerji şebekeye geri beslenebilir ve bu da sistem dengesi ihtiyacını büyük ölçüde azaltır;
Motor jeneratör durumundayken, motor tarafından üretilen enerji, invertör tarafındaki diyot aracılığıyla DC barasına geri beslenir. Doğrultucu tarafındaki geri besleme kontrolü başlar, DC'yi AC'ye çevirir ve invertör voltajının fazını ve genliğini kontrol ederek enerjiyi şebekeye geri besler, böylece enerji tasarrufu sağlanır.