빔 펌핑 유닛은 중국 여러 유전에서 주요 펌핑 장비로 널리 사용되고 있지만, 생산량이 적고 에너지 소비가 높으며, 대형 마차가 소형차를 끄는 등의 문제점이 있습니다. 최근 전력 전자 기술의 발전으로 에너지 절약 및 편리한 주파수 조정 등의 장점으로 인해 주파수 변환 기술이 유전에서 널리 사용되고 있습니다. 펌핑 유닛 작동 중에는 전기 모터가 발전 상태로 작동하는 경우가 많습니다.
에너지 역류 문제를 해결하기 위해 현재 중국의 다양한 유전에 있는 펌핑 장치에는 두 가지 주요 솔루션이 있습니다.
·가변 주파수 제동 장치 및 가변 주파수 피드백 장치. 모선에 제동 장치와 제동 저항기를 추가하면 제동 저항기에 직접 에너지가 소모되어 에너지 절약에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 제동 저항기의 방열 및 수명 문제도 해결하기 어렵습니다.
·병렬 피드백 유닛은 모선에 연결되어 발전 중 모터에서 생성된 에너지를 계통으로 피드백함으로써 인버터와 계통 간 역류를 구현합니다. 그러나 이는 계통에서 인버터로 에너지가 흐를 때 발생하는 낮은 역률과 높은 고조파 전류 문제를 해결하지 못합니다.
이러한 상황에 대응하여, 4상한 기술 솔루션은 앞서 언급한 두 솔루션의 단점을 극복할 수 있습니다. 4상한 주파수 변환 기술은 시스템 불균형 시 펌프 유닛의 회생 에너지 처리 문제를 해결하고, 4상한 운전 기능을 통해 에너지 절감 효율을 향상시키고, 전원 공급 장치의 고조파 오염을 줄이며, 역률을 개선합니다. 4상한 주파수 변환기는 PWM 제어 방식의 IGBT 정류 기술을 채택하여 정류 및 에너지 피드백을 양방향으로 제어합니다. 진정한 4상한 운전은 펌프 유닛의 에너지 역류 문제를 완벽하게 해결할 수 있습니다.
4사분면 주파수 변환 기술 소개
1. 4상한 주파수 변환기의 원리
제어되지 않는 정류 대신 3상 펄스 폭 변조(PWM) 정류를 사용하는 4상분면 주파수 변환기 회로의 토폴로지는 그림 1에 나와 있습니다. 이 회로는 부하의 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력망으로 반환할 수 있습니다.
4사분면 주파수 변환기 - 유전 펌핑 장치를 위한 에너지 절약 솔루션
그림 1 4분면 주파수 변환기 회로의 토폴로지 구조
2. 4분할 주파수 변환기의 장점
고속, 고연산 정류기 제어 장치인 DSP를 사용하여 6개의 고주파 PWM 펄스를 생성하여 정류기 측 IGBT의 턴온 및 턴오프를 제어합니다. IGBT의 턴온 및 턴오프는 입력 리액터와 함께 작동하여 입력 전압과 동상인 사인 전류 파형을 생성합니다. 이를 통해 다이오드 정류 및 분석 과정에서 발생하는 고조파를 제거하고 역률을 1에 가깝게 유지하여 전력망의 고조파 오염을 제거합니다.
4상한 주파수 변환 기술의 정류기 측에는 IGBT 전력 모듈을 채택하여 입력 계통과 모터 간 양방향 에너지 흐름을 구현할 수 있습니다. 시스템 불균형 시, 불균형으로 인해 생성된 잠재 에너지를 계통으로 되돌려 보내 시스템 균형에 대한 필요성을 크게 줄일 수 있습니다.
모터가 발전 상태에 있을 때, 모터에서 생성된 에너지는 인버터 측 다이오드를 통해 DC 버스로 피드백됩니다. 정류기 측 피드백 제어가 시작되어 DC를 AC로 반전시키고, 인버터 전압의 위상과 진폭을 제어하여 에너지를 계통으로 피드백함으로써 에너지 절감 효과를 얻습니다.