Strålepumpeenheden bruges almindeligvis som det primære pumpeudstyr i forskellige oliefelter i Kina, som har problemer som lav produktion, højt energiforbrug og store heste, der trækker små biler. I de senere år, med udviklingen af effektelektronikteknologi, er frekvensomdannelsesteknologi blevet meget anvendt i oliefelter på grund af dens fordele såsom energibesparelse og bekvem frekvensjustering. Under drift af pumpeenheden kører elmotoren ofte i en genererende tilstand.
For at løse problemet med energitilbagestrømning er der i øjeblikket to hovedløsninger til pumpeanlæg i forskellige oliefelter i Kina:
· Variabel frekvensbremseenhed og variabel frekvensfeedbackenhed. Tilføjelse af en bremseenhed og en bremsemodstand til samleskinnen forbruger direkte energi på bremsemodstanden, hvilket ikke kun er skadeligt for energibesparelsen, men også vanskeligt at løse problemerne med varmeafledning og bremsemodstandens levetid;
· Parallelle feedbackenheder er forbundet til samleskinnen for at føre den energi, der genereres af motoren under strømproduktion, tilbage til nettet, hvilket opnår omvendt strømning mellem inverteren og nettet. Dette løser dog ikke problemet med lav effektfaktor og høj harmonisk strøm, når energien flyder fra nettet til inverteren.
Som svar på ovenstående situation kan firekvadrantteknologiløsningen overvinde manglerne ved de to ovennævnte løsninger. Firekvadrantfrekvensomformningsteknologien løser problemet med regenerativ energibehandling af pumpeenheder, når systemet er ubalanceret, med firekvadrantdriftsfunktion, samtidig med at den forbedrer energibesparende effektivitet, reducerer harmonisk forurening af strømforsyningen og forbedrer effektfaktoren. Firekvadrantfrekvensomformeren anvender IGBT-ensretningsteknologi styret af PWM, med tovejsstyring af ensretning og energifeedback. Ægte firekvadrantdrift kan perfekt løse problemet med energitilbagestrømning i pumpeenheder.
Introduktion til firekvadrantfrekvenskonverteringsteknologi
1. Princippet for firekvadrantfrekvensomformer
Topologien for firekvadrantfrekvensomformerkredsløbet, som bruger trefaset pulsbreddemodulations (PWM) ensretning i stedet for ukontrolleret ensretning, er vist i figur 1. Det kan omdanne belastningens mekaniske energi til elektrisk energi og returnere den til nettet.
Firekvadrantfrekvensomformer - energibesparende løsning til oliefeltpumpeenheder
Figur 1 Topologisk struktur af firekvadrantfrekvensomformerkredsløb
2. Fordele ved firekvadrantfrekvensomformer
Ved hjælp af en DSP-ensretterstyreenhed med høj hastighed og høj computerkraft genereres seks højfrekvente PWM-pulser for at styre tænding og slukning af IGBT'en på ensrettersiden. Tænding og slukning af IGBT'en arbejder sammen med indgangsreaktoren for at producere en sinusstrømbølgeform, der er i fase med indgangsspændingen. Dette eliminerer de harmoniske, der genereres af diodeensretning og -analyse, og effektfaktoren er tæt på 1, hvorved harmonisk forurening af elnettet elimineres;
Ensrettersiden af firekvadrantfrekvensomformningsteknologien anvender IGBT-effektmoduler, som kan opnå en tovejs energistrøm mellem indgangsnettet og motoren. Når systemet er ubalanceret, kan den potentielle energi, der genereres af ubalancen, føres tilbage til nettet, hvilket reducerer behovet for systembalance betydeligt.
Når motoren er i genererende tilstand, føres den energi, der genereres af motoren, tilbage til DC-bussen via dioden på invertersiden. Ensrettersidens feedbackstyring starter, vender DC til AC og fører energien tilbage til nettet ved at styre fasen og amplituden af inverterspændingen, hvilket opnår energibesparende effekter.