变频调速技术在油田上的应用

2.4 变频调速系统的控制方式

控制系统对潜油电机进行速度控制的流程如图2 所示，此闭环反馈控制系统主要由PLC，PID控制调节器和传感器等部分组成。其中PLC控制潜油电机的运行状态和触摸屏显示的人机界面，对潜油泵的流量进行整体控制;PID 调节器根据设定值和反馈值自动调整变频器的频率，控制变频器对潜油泵进行速度调节，精确调整潜油泵的流量，提高了潜油电机的运行效率。

2.5 变频调速系统的电路原理

变频的总体方案为交-直-交其结构图如图3所示，三相高压工频交流电经高压开关进入高压整流桥整流，将交流变为直流并经过直流环节对电容器充电。直流电经逆变桥逆变，将直流电变为电压、频率可调的交流电，经滤波电抗器输出至电动机。

1)整流单元由高压二极管组成的三相全桥整流单元，将三相交流电变为直流电;

2)直流环节单元由充电电阻、真空接触器、两组电容量相等的电容器组成;

3)逆变桥单元由IGBT组成的三相逆变桥三电平结构，具有独特的中点电位自动箝位功能，功率器件承受较低电压，安全可靠，逆变器输出电压上升率(dv/dt)小，将直流电逆变为频率、电压可调的三相交流电;

4)输出单元由滤波电抗器、电容器(作为可选件)组成，将逆变桥单元输出的三相交流电滤波后供给电机;

5)控制系统单元由CPU 板、I/O 板、驱动板、接口板、操作键盘组成，控制各单元的协调运行，采集、显示运行状态和数据，设定、显示系统的运行参数;

6)旁路开关单元装置设有工频、变频切换，需要工频运行时，可以通过旁路开关实现;

7)正弦滤波器单元采用LC 滤波，经过长期的实际经验，通常深度在2 000 m 左右的油井选用2 mH 电抗器，PWM 载波频率1 kHz，输出电压谐波含19%，额定工作最高频率60 Hz。

3 应用效果

小13-19 井安装HYVERT-MV 型中压变频装置前后节能效果对比测试数据如表2 所列。

4 结语

采用中压变频器组成的变频调系统，满足了潜油电泵在不同井况下的运行要求，实现了机组的软启软停，有效地避免或降低了对电机、潜油泵的冲击损坏，实现了在电网电压一定的情况下，输出电压在一定范围内可调，有效地降低了运行能耗，提高了生产效率，延长了油田采油设备的使用寿命，减少了运行和维修费用，值得在油田推广。