Unitatea de pompare cu fascicul este utilizată în mod obișnuit ca principal echipament de pompare în diverse câmpuri petroliere din China, având probleme precum producția redusă, consumul ridicat de energie și caii mari care trag vagoane mici. În ultimii ani, odată cu dezvoltarea tehnologiei electronicii de putere, tehnologia de conversie a frecvenței a fost utilizată pe scară largă în câmpurile petroliere datorită avantajelor sale, cum ar fi economisirea energiei și reglarea convenabilă a frecvenței. În timpul funcționării unității de pompare, motorul electric funcționează adesea în stare de generare.
Pentru a rezolva problema refluxului de energie, există în prezent două soluții principale pentru unitățile de pompare din diverse câmpuri petroliere din China:
·Unitate de frânare cu frecvență variabilă și unitate de feedback cu frecvență variabilă. Adăugarea unei unități de frânare și a unei rezistențe de frânare la bara colectoare consumă direct energie pe rezistența de frânare, ceea ce nu numai că este în detrimentul conservării energiei, dar și îngreunează rezolvarea problemelor de disipare a căldurii și de durată de viață a rezistenței de frânare;
·Unitățile de feedback paralel sunt conectate la bara colectoare pentru a transmite înapoi către rețea energia generată de motor în timpul generării de energie electrică, realizând un flux invers între invertor și rețea. Cu toate acestea, acest lucru nu rezolvă problema factorului de putere scăzut și a curentului armonic ridicat atunci când energia curge de la rețea la invertor.
Ca răspuns la situația menționată mai sus, soluția tehnologică în patru cadrane poate depăși deficiențele celor două soluții menționate mai sus. Tehnologia de conversie a frecvenței în patru cadrane rezolvă problema procesării energiei regenerative a unităților de pompare atunci când sistemul este dezechilibrat, cu funcția de funcționare în patru cadrane, îmbunătățind în același timp eficiența energetică, reducând poluarea armonică a sursei de alimentare și îmbunătățind factorul de putere. Convertorul de frecvență în patru cadrane adoptă tehnologia de rectificare IGBT controlată prin PWM, cu control bidirecțional al rectificării și feedback-ului energetic. Funcționarea reală în patru cadrane poate rezolva perfect problema refluxului de energie în unitățile de pompare.
Introducere în tehnologia de conversie a frecvenței în patru cadrane
1. Principiul convertorului de frecvență în patru cadrane
Topologia circuitului convertorului de frecvență cu patru cadrane, care utilizează rectificarea cu modulație trifazată a lățimii impulsurilor (PWM) în loc de rectificare necontrolată, este prezentată în Figura 1. Acesta poate converti energia mecanică a sarcinii în energie electrică și o poate returna rețelei.
Convertor de frecvență cu patru cadrane - soluție de economisire a energiei pentru unitățile de pompare din câmpurile petroliere
Figura 1 Structura topologică a unui circuit de convertor de frecvență cu patru cadrane
2. Avantajele convertorului de frecvență cu patru cadrane
Folosind o unitate de control a redresoarei DSP de mare viteză și putere de calcul, sunt generate șase impulsuri PWM de înaltă frecvență pentru a controla pornirea și oprirea IGBT pe partea redresorului. Pornirea și oprirea IGBT funcționează împreună cu reactanța de intrare pentru a produce o formă de undă de curent sinusoidal care este în fază cu tensiunea de intrare. Aceasta elimină armonicele generate de rectificarea și analiza diodelor, iar factorul de putere este apropiat de 1, eliminând astfel poluarea armonică a rețelei electrice;
Partea redresoare a tehnologiei de conversie a frecvenței în patru cadrane adoptă module de putere IGBT, care pot realiza un flux bidirecțional de energie între rețeaua de intrare și motor. Atunci când sistemul este dezechilibrat, energia potențială generată de dezechilibru poate fi retransmisă în rețea, reducând considerabil necesitatea echilibrării sistemului;
Când motorul este în stare de generare, energia generată de motor este returnată către magistrala de curent continuu prin dioda de pe partea invertorului. Controlul feedback-ului de pe partea redresorului pornește, inversând curentul continuu în curent alternativ și returnând energia către rețea prin controlul fazei și amplitudinii tensiunii invertorului, obținând efecte de economisire a energiei.