Помпената агрегат с лъчева струя често се използва като основно помпено оборудване в различни нефтени находища в Китай, което е свързано с проблеми като ниско производство, висока консумация на енергия и големи коне, теглещи малки автомобили. През последните години, с развитието на технологиите за силова електроника, технологията за честотно преобразуване се използва широко в нефтените находища поради своите предимства като пестене на енергия и удобно регулиране на честотата. По време на работа на помпения агрегат, електрическият двигател често работи в състояние на генериране.
За да се реши проблемът с обратния поток на енергия, в момента има две основни решения за помпени агрегати в различни нефтени находища в Китай:
· Спирачен блок с променлива честота и блок с променлива честотна обратна връзка. Добавянето на спирачен блок и спирачен резистор към шината директно консумира енергия от спирачния резистор, което не само е вредно за пестенето на енергия, но и затруднява решаването на проблемите с разсейването на топлината и живота на спирачния резистор;
·Паралелните устройства за обратна връзка са свързани към шината, за да върнат обратно към мрежата енергията, генерирана от двигателя по време на производство на електроенергия, постигайки обратен поток между инвертора и мрежата. Това обаче не решава проблема с ниския коефициент на мощност и тока с високи хармоници, когато енергията тече от мрежата към инвертора.
В отговор на гореспоменатата ситуация, решението с четириквадрантна технология може да преодолее недостатъците на двете гореспоменати решения. Технологията за четириквадрантно честотно преобразуване решава проблема с регенеративната обработка на енергия на помпените агрегати, когато системата е небалансирана, с функция за четириквадрантен режим на работа, като същевременно подобрява енергоспестяващата ефективност, намалява хармоничното замърсяване на захранването и подобрява коефициента на мощност. Четириквадрантният честотен преобразувател използва IGBT технология за коригиране, контролирана от PWM, с двупосочно управление на коригирането и енергийна обратна връзка. Истинската четириквадрантна работа може перфектно да реши проблема с обратния поток на енергия в помпените агрегати.
Въведение в технологията за преобразуване на честотата с четири квадранта
1. Принцип на четириквадрантния честотен преобразувател
Топологията на схемата на четириквадрантен честотен преобразувател, който използва трифазна импулсно-ширинна модулация (ШИМ) вместо неконтролирана ректификация, е показана на Фигура 1. Той може да преобразува механичната енергия на товара в електрическа енергия и да я върне в мрежата.
Четириквадрантният честотен преобразувател - енергоспестяващо решение за помпени агрегати за нефтени находища
Фигура 1 Топологична структура на четириквадрантна честотна преобразувателна верига
2. Предимства на четириквадрантния честотен преобразувател
С помощта на високоскоростен и мощен изчислителен управляващ блок DSP се генерират шест високочестотни PWM импулса за управление на включването и изключването на IGBT от страната на токоизправителя. Включването и изключването на IGBT работят заедно с входния реактор, за да създадат синусоидална форма на вълната, която е във фаза с входното напрежение. Това елиминира хармониците, генерирани от диодното изправяне и анализ, а коефициентът на мощност е близо до 1, като по този начин се елиминира хармоничното замърсяване на електрическата мрежа;
Токоизправителната страна на технологията за четириквадрантно честотно преобразуване използва IGBT силови модули, които могат да постигнат двупосочен поток на енергия между входната мрежа и двигателя. Когато системата е небалансирана, потенциалната енергия, генерирана от дисбаланса, може да се върне обратно в мрежата, което значително намалява изискването за системен баланс;
Когато двигателят е в състояние на генериране, генерираната от него енергия се подава обратно към DC шината през диода от страната на инвертора. Започва управлението с обратна връзка от страната на токоизправителя, което обръща DC в AC и връща енергията обратно към мрежата чрез контролиране на фазата и амплитудата на напрежението на инвертора, постигайки енергоспестяващ ефект.