Strålepumpeenheten brukes ofte som hovedpumpeutstyr i ulike oljefelt i Kina, som har problemer som lav produksjon, høyt energiforbruk og store hester som trekker små biler. I de senere årene, med utviklingen av kraftelektronikkteknologi, har frekvensomformingsteknologi blitt mye brukt i oljefelt på grunn av fordelene som energisparing og praktisk frekvensjustering. Under drift av pumpeenheten går den elektriske motoren ofte i en genererende tilstand.
For å løse problemet med tilbakestrømning av energi finnes det for tiden to hovedløsninger for pumpeenheter i ulike oljefelt i Kina:
· Variabel frekvensbremseenhet og variabel frekvenstilbakekoblingsenhet. Å legge til en bremseenhet og en bremsemotstand til samleskinnen forbruker direkte energi på bremsemotstanden, noe som ikke bare er skadelig for energibesparelsen, men også vanskelig å løse problemene med varmespredning og levetiden til bremsemotstanden;
· Parallelle tilbakekoblingsenheter er koblet til samleskinnen for å mate tilbake energien som genereres av motoren under strømproduksjon til nettet, og dermed oppnå reversert strøm mellom omformeren og nettet. Dette løser imidlertid ikke problemet med lav effektfaktor og høy harmonisk strøm når energi flyter fra nettet til omformeren.
Som svar på situasjonen ovenfor kan firekvadrantteknologiløsningen overvinne manglene ved de to løsningene nevnt ovenfor. Firekvadrantfrekvensomformingsteknologien løser problemet med regenerativ energibehandling i pumpeenheter når systemet er ubalansert, med firekvadrantdriftsfunksjon, samtidig som den forbedrer energisparingseffektiviteten, reduserer harmonisk forurensning av strømforsyningen og forbedrer effektfaktoren. Firekvadrantfrekvensomformeren bruker IGBT-likeretteringsteknologi styrt av PWM, med toveis kontroll av likerettering og energitilbakemelding. Ekte firekvadrantdrift kan perfekt løse problemet med energitilbakestrømning i pumpeenheter.
Introduksjon til firekvadrantfrekvensomformingsteknologi
1. Prinsipp for firekvadrantfrekvensomformer
Topologien til firekvadrantfrekvensomformerkretsen, som bruker trefase-pulsbreddemodulasjon (PWM) likerettering i stedet for ukontrollert likerettering, er vist i figur 1. Den kan konvertere lastens mekaniske energi til elektrisk energi og returnere den til nettet.
Firekvadrantfrekvensomformer – energisparende løsning for oljefeltpumpeenheter
Figur 1 Topologistruktur for firekvadrantfrekvensomformerkrets
2. Fordeler med firekvadrantfrekvensomformer
Ved hjelp av en DSP-likeretterkontrollenhet med høy hastighet og høy datakraft genereres seks høyfrekvente PWM-pulser for å kontrollere på- og avslåingen av IGBT-en på likerettersiden. På- og avslåingen av IGBT-en samarbeider med inngangsreaktoren for å produsere en sinusstrømbølgeform som er i fase med inngangsspenningen. Dette eliminerer de harmoniske svingningene som genereres av diodelikeretting og -analyse, og effektfaktoren er nær 1, og eliminerer dermed harmonisk forurensning av strømnettet.
Likerettersiden av firekvadrantfrekvensomformingsteknologien bruker IGBT-kraftmoduler, som kan oppnå toveis energiflyt mellom inngangsnettet og motoren. Når systemet er ubalansert, kan den potensielle energien som genereres av ubalansen mates tilbake til nettet, noe som reduserer behovet for systembalanse betraktelig;
Når motoren er i genererende tilstand, mates energien som genereres av motoren tilbake til likestrømsbussen gjennom dioden på invertersiden. Likerettersidens tilbakekoblingskontroll starter, reverserer likestrøm til vekselstrøm og mater energien tilbake til nettet ved å kontrollere fasen og amplituden til inverterspenningen, noe som oppnår energibesparende effekter.