變頻器在潛油電泵測試的應(yīng)用

摘 要：運(yùn)用變頻器在潛油電泵試驗(yàn)中，解決電機(jī)啟動(dòng)和在不同頻率轉(zhuǎn)速下測試問題。變頻器可以減小啟動(dòng)電流，減小啟動(dòng)扭矩，對電網(wǎng)沖擊小，使電網(wǎng)保持穩(wěn)定；實(shí)現(xiàn)了在不用頻率不用轉(zhuǎn)速下電泵測試。

關(guān)鍵詞：變頻器；變頻啟動(dòng)；潛油電泵；電泵試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TE933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 10-0000-01

一、工頻啟動(dòng)現(xiàn)狀

（1）當(dāng)電機(jī)工頻全壓啟動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生很大的沖擊啟動(dòng)電流。這對電網(wǎng)沖擊大，使電網(wǎng)失去穩(wěn)定；并且這對潛油電機(jī)產(chǎn)生相當(dāng)程度的絕緣損傷；另外，當(dāng)潛油電泵全壓工頻啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)扭矩過大，由于潛油電泵的特殊構(gòu)造，經(jīng)過大扭矩沖擊后很容易造成電機(jī)軸的斷裂，產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損失；（2）由于潛油電泵的連續(xù)工頻全壓運(yùn)行方式，無法提供其他轉(zhuǎn)速下的測試數(shù)據(jù)。

二、解決措施

采用HYVERT-MV系列變頻器給電泵供電，以上問題就迎刃而解了。變頻器能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變頻啟動(dòng)，即低壓、低頻起動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速是呈線性逐步加速起來。工作頻也可以根據(jù)客戶要求改變試驗(yàn)頻率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。

三、潛油電泵專用變頻器的工作原理

（一）工作原理。該裝置為“交-直-交”三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，三相交流電由三相橋式整流器整流為直流電，電容器濾波后由逆變器逆變?yōu)殡妷骸㈩l率、可調(diào)的三相交流電，經(jīng)濾波后提供給電機(jī)變頻電源。原理圖如圖1所示。

（1）整流模塊：由高壓二極管組成的三相全橋整流單元，將三相交流變?yōu)橹绷麟姡唬?）直流環(huán)節(jié)模塊：由充電電阻、真空接觸器、兩組電容量相等的電容器組成；（3）逆變橋單元：由IGBT組成的三相逆變橋，將直流電逆變?yōu)轭l率、電壓可調(diào)的三相交流電；（4）輸出模塊：由濾波電抗器、電容器組成將逆變橋模塊輸出的三相交流電濾波后供給電機(jī)；（5）控制系統(tǒng)模塊：由CPU板、I/O板、驅(qū)動(dòng)板、接口板、操作鍵盤組成，控制各單元的協(xié)調(diào)運(yùn)行，采集、顯示各模塊的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，設(shè)定、顯示系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。

（二）變頻器的加速特性。當(dāng)變頻器接受啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，將輸出啟動(dòng)頻率而使電機(jī)產(chǎn)生啟動(dòng)扭矩。當(dāng)變頻器在啟動(dòng)頻率情況下，電機(jī)的啟動(dòng)扭矩大于負(fù)載的啟動(dòng)扭矩時(shí)，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，變頻器的輸出頻率將逐步地增加電機(jī)的轉(zhuǎn)速也將增加直至穩(wěn)定。變頻器的啟動(dòng)、加速過程完成。

（三）變頻器效率和功率因數(shù)。變頻器損耗與電機(jī)損耗由于高次諧波的影響，總損耗要比工頻驅(qū)動(dòng)時(shí)大。變頻器的功率因數(shù)不能用電壓與電流簡單比率來確定。主要是由于高次諧波的影響。研究功率因數(shù)主要是針對電流畸變而言。改善功率因數(shù)就可以改善電流波形同時(shí)抑制了高次諧波，減少了干擾。

四、變頻器啟動(dòng)特點(diǎn)

（1）變頻啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，為了減小啟動(dòng)電流（變頻啟動(dòng)電流是額定電流2倍左右），采用了低頻啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)扭矩也減小，這就是平緩啟動(dòng)。減小對啟動(dòng)機(jī)械部件的沖擊；減小對電網(wǎng)的沖擊，使電網(wǎng)穩(wěn)定，這樣對潛油試驗(yàn)設(shè)備也起到保護(hù)作用；（2）可以滿足國外客戶需要在60Hz頻率轉(zhuǎn)速下，測試數(shù)據(jù)要求。變頻調(diào)速原理變頻器可以通過改變潛油電機(jī)定子供電頻率來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)潛油電機(jī)的調(diào)速。交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：n=60F1（1-S）/P（n-電機(jī)轉(zhuǎn)速，F(xiàn)1-定子供電頻率，P-極對數(shù)，S-轉(zhuǎn)差率）；（3）電動(dòng)機(jī)由定子繞組通過電磁作用而產(chǎn)生力矩。繞組由于其感抗作用，對電網(wǎng)而言，感抗特性呈感性，電機(jī)在運(yùn)行時(shí)吸收大量的無功功率，造成功率因數(shù)很低。采用變頻器后，由于其性能已改變?yōu)椋篈C-DC-AC，在整流濾波后，負(fù)載特性發(fā)生了改變，變頻器對電網(wǎng)的阻抗特性呈阻性，功率因數(shù)提高，減少了無功損耗。

五、試驗(yàn)對比

六、結(jié)束語

（1）利用變頻器啟動(dòng)，可以減小對電網(wǎng)、機(jī)械零件的沖擊，提高電機(jī)啟動(dòng)能力；（2）根據(jù)以上測試結(jié)果進(jìn)行對比，工頻與變頻數(shù)據(jù)并無太大區(qū)別，滿足測試精度。可以在潛油電泵試驗(yàn)中，運(yùn)用變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)測試；（3）因?yàn)楣β室驍?shù)提高，減小了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙海培，陳莉，董金婷.潛油電泵中壓變頻控制器的研制[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2003（06）：22-23.