近十年來,，交流變頻裝置從小容量到大容量，從簡單的開環(huán)系統(tǒng)到復(fù)雜的閉環(huán)系統(tǒng),，人們在不斷地嘗試應(yīng)用并已享受它給人類社會(huì)帶來的巨大益處,。它做為調(diào)速裝置應(yīng)用于很易使用又不方便調(diào)速的交流電機(jī)上，無論是從工藝要求還是電氣節(jié)能的需要,，都在改變以往交流機(jī)不易調(diào)速的狀況,。
同樣，潛油電泵做為油田深井抽油機(jī)的動(dòng)力,，無論出自于工藝的要求,，還是節(jié)電的需要，使用變頻調(diào)速技術(shù)驅(qū)動(dòng),，都感到大有益處,。但由于過去所用的技術(shù)方案不甚理想，故應(yīng)用面尚不太廣,。本公司目前采用的技術(shù)方案是目前世界上的先進(jìn)技術(shù),，具有較好的應(yīng)用前景。
1.1 潛油電泵采用變頻技術(shù)調(diào)速驅(qū)動(dòng)是其最佳傳動(dòng)方案
潛油電泵是油井井下" title="井下">井下工作的多級(jí)離心泵,，是一種較新的機(jī)械采油設(shè)備之一,。油泵是長期連續(xù)工作于2～3km井下高溫、強(qiáng)腐蝕的惡劣環(huán)境中,，由于深入油層,，故工作效率較高，近年來油田應(yīng)用愈加廣泛,。其功率均不太大,，一般在55～75kW之間，由于油井較深,，為降低線路壓降,，故其拖動(dòng)電機(jī)沒有采用工頻" title="工頻">工頻而一般設(shè)計(jì)為1000伏級(jí)。該電壓屬中壓" title="中壓">中壓范疇,，不高也不低,。若降低電壓，則線路壓降太大,，電機(jī)低效無法正常工作,。若提高電壓，線路壓降雖小,，但供電線路電纜及電機(jī)的絕緣問題突出,，故障率高，維護(hù)困難,，可靠性下降,。因此,，目前國內(nèi)大部分油田采用的多是1140伏潛油電泵。隨著油井深度的增加,，少量深井開始使用上至2300V的潛油電泵,。
據(jù)調(diào)查結(jié)果，常見的主要問題是：
A,、上電啟動(dòng)時(shí)沖擊電流大,，分布電感使系統(tǒng)內(nèi)反壓過高，經(jīng)常造成系統(tǒng)多部分絕緣損傷,。
B,、由于油井地質(zhì)狀況變化較大，而電泵設(shè)計(jì)余量又往往偏大,，尤其是井下液量不足時(shí),，泵產(chǎn)生的油壓過高，故縮短泵的使用壽命,，其維修及更換幾率增加,。
為解決上述問題，必須對油泵電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制,。采用交流變頻調(diào)速是目前最理想的措施,。其因如下：
A、變頻器具備軟啟動(dòng)功能,，在啟動(dòng)過程中,，電機(jī)轉(zhuǎn)速隨著頻率變化而接近同步狀態(tài)升速，故反電勢及沖擊電流很小,，絕緣易受破壞的問題出現(xiàn)幾率較低,。
B、無論重載或輕載,，系統(tǒng)的功率因數(shù)均較高，尤其在小負(fù)載狀態(tài),，無功功率大大減小,，具有明顯的節(jié)電效果。
C,、可按油井當(dāng)前狀況調(diào)節(jié)出油量,，使油井工作在最佳狀態(tài)。降低故障率的同時(shí)提高工作效率,。
D,、亦可組成壓力、溫度閉環(huán)系統(tǒng),，提高自動(dòng)化程度及實(shí)現(xiàn)最佳控制,。 采用變頻調(diào)速后,，對于富油油井，可以增產(chǎn),；對于貧油油井可以做到連續(xù)生產(chǎn)且減少停井次數(shù)并達(dá)到節(jié)能的目的,；對含砂油井，可以減少卡泵次數(shù),，并可反轉(zhuǎn)排砂,，延長電泵壽命；對于含氣油井,，可提高轉(zhuǎn)速減少油氣分離不佳所致的氣鎖現(xiàn)象出現(xiàn)而增產(chǎn)增效,；對于含蠟油井，可減少結(jié)蠟,、結(jié)垢而降低管路堵塞次數(shù),；對于稠油油井，可低速大功率運(yùn)行,，減少停井次數(shù)并獲得可觀的節(jié)能效果,。
1.2 過去采用的幾種變頻調(diào)速方案比較

1.2.1 采用工頻通用變頻器

系統(tǒng)簡圖如下：




本方案采用降壓、升壓變壓器及工頻電源下的通用變頻器組成高－低－高方式達(dá)到油泵電機(jī)變頻目的,。其優(yōu)點(diǎn)是簡單易行,，缺點(diǎn)是系統(tǒng)過于笨重，尤其是輸出側(cè)變壓器尚須按最低工作轉(zhuǎn)速來設(shè)計(jì),，通用性不強(qiáng)或設(shè)計(jì)不可能合理,。由于系統(tǒng)幾經(jīng)變換，使效率降低,。

1.2.2 采用普通低壓變頻（二電平）技術(shù)實(shí)現(xiàn)中壓變頻

系統(tǒng)簡圖如下：



本方案采用低壓整流器,，及低壓電容串聯(lián)，3300V高壓IGBT直接逆變" title="逆變">逆變,?？刂品绞饺圆捎脗鹘y(tǒng)的正弦波脈寬調(diào)制。其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)組成簡單,，其缺點(diǎn)是輸出的電壓波形為高壓矩形脈沖,，即出現(xiàn)了難以解決的dv/dt問題，這對于長輸電線路的工況很不適宜,，對電機(jī)同樣帶來絕緣問題,，且輸出電流波形亦不理想，整機(jī)運(yùn)行可靠性較低,。由于3300V高壓IGBT應(yīng)用尚不太成熟且價(jià)格昂貴,，實(shí)用經(jīng)濟(jì)效益亦是應(yīng)用的瓶頸。

1.3 本公司中壓變頻器" title="中壓變頻器">中壓變頻器的技術(shù)方案

本是采用二極管箝位三電平技術(shù),，其系統(tǒng)簡圖如下：




該技術(shù)自80年代始即被國外廠家應(yīng)用并推廣,。東芝,、ABB、三菱,、西門子等公司都有此類產(chǎn)品,，其特點(diǎn)偏優(yōu)于采用在不太高的中壓變頻器中。與二電平相比較,，其輸出的電壓波形雖然仍為矩形脈沖所組成,，但其脈沖幅值卻降低一倍，較好地解決了dv/dt高所帶來的絕緣及諧波等問題,。使變頻器的輸出波形更接近正弦波,。徹底地解決了器件換流對電機(jī)絕緣造成的沖擊導(dǎo)致的絕流損傷、軸電壓對電機(jī)軸承的腐蝕以及傳導(dǎo)干擾,、輻射干擾等諸多問題,，降低漏電流及電機(jī)噪音。其缺點(diǎn)已基本克服,，美中不足的是逆變元件的換流尚須由箝位二極管來保證,，盡管其中點(diǎn)電壓浮動(dòng)也是問題之一，系統(tǒng)也變得稍加復(fù)雜,，但在幾十千瓦的變頻器中,，該不足之處并不構(gòu)成價(jià)格限制因素。本公司生產(chǎn)的1140-2300V變頻器就是采用這一技術(shù)方案,。
所不同的是,，電壓大于1140V的變頻器主逆變器件采用的是串聯(lián)結(jié)構(gòu)。

1.4 微能科技中壓變頻器應(yīng)用簡述：

本公司生產(chǎn)的中壓變頻器是指額定電壓在1140-2300V范圍內(nèi)變頻器,，均采用1700V IGBT,，其器件比較成熟，價(jià)格低廉,，性能價(jià)格比最高,，因此這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在這種電壓之下是最優(yōu)選擇方案。而國外的中壓產(chǎn)品則主要指輸入電壓為1140V-10kV的變頻器,。其中,，1140-4160V的變頻器多為三電平方式，即我司的中壓方案,，6000V及以上的中壓變頻器則以逆變單元串聯(lián)方式的多電平變頻器為主導(dǎo)，即我司的高壓方案,。

我公司數(shù)百臺(tái)中壓變頻器已經(jīng)應(yīng)用在油田和礦山,，用戶對其運(yùn)行性能均很滿意，尤其在油田深井潛油電泵的應(yīng)用當(dāng)中,，由于具有欠載保護(hù)功能,，大大提高了作油泵和電機(jī)工作壽命,，比較適合中國的國情。由于輸出的電壓波形相較兩電平變頻器更接近于正弦,，網(wǎng)側(cè)諧波大減,，故此可以多臺(tái)集中使用。這種變頻器在我國油田和礦山具有廣闊的應(yīng)用前景,。