1 引言

　　為了開采含膠質(zhì)瀝青、含蠟和凝固點高的“三高”稠油,，油田通常采用蒸氣吞吐,、化學(xué)降粘和熱水射流伴進等方法進行開采,，這些方法存在投資高、不便管理等缺點,。目前,，江蘇油田在開采稠油時，結(jié)合自身特點,，采用鋼質(zhì)空心抽油桿感應(yīng)加熱技術(shù),。該技術(shù)具有：所需設(shè)備簡單，井下作業(yè)與維修方便,；輸入功率可調(diào),；便于實現(xiàn)自動控制；沿程加熱均勻,，不會產(chǎn)生局部過熱,；熱效率高（在油管中心發(fā)熱）；不怕停電停抽,；延長作業(yè)周期,；提高生產(chǎn)效率；對環(huán)境無污染,；使用安全,，管理方便；一次性投資較少,，資金回收快［1］等特點,。

　　根據(jù)目前國內(nèi)的供電模式，空心抽油桿感應(yīng)加熱系統(tǒng)采用的是工頻感應(yīng)加熱方式,。為了三相用電平衡,，工頻加熱電源將工頻三相交流電中的一相分別經(jīng)電抗器、電容器列相移相疊加到其它二相,，再經(jīng)變壓器直接變成適于各種加熱要求的單相工頻交流電后連接加熱導(dǎo)體,。因而工頻加熱電源成本高、體積大,、笨重,、效率低。

　　石油中頻感應(yīng)加熱電源采用IGBT作為逆變開關(guān)器件,，與常用的工頻加熱電源相比，體積縮小40％,、重量減輕50％,。

　　2 中頻感應(yīng)加熱電源

　　中頻感應(yīng)加熱電源的電路結(jié)構(gòu)參見圖1。三相整流器將工頻三相交流電整流成直流電,，經(jīng)濾波后,，由全橋逆變器變換成頻率和占空比在一定范圍內(nèi)均連續(xù)可調(diào)的單相中頻交流電,，再經(jīng)隔離變壓器輸出給加熱負載。全橋逆變器采用脈寬調(diào)制（PWM）零電壓開關(guān)電路,，具有開關(guān)損耗低,、電磁干擾小等優(yōu)點［2］?？刂齐娐凡捎?span lang="EN-US">SG3524集成塊,，調(diào)節(jié)⑨腳電壓以保證輸出信號的死區(qū)時聞。輸出信號的脈寬受石油溫度探測器調(diào)制．石油的溫度控制在45～7O℃,。溫度過高易改變石油的化學(xué)特性．溫度過低會降低石油的流動性,。

　　1 引言

　　為了開采含膠質(zhì)瀝青、含蠟和凝固點高的“三高”稠油,，油田通常采用蒸氣吞吐,、化學(xué)降粘和熱水射流伴進等方法進行開采，這些方法存在投資高,、不便管理等缺點,。目前，江蘇油田在開采稠油時,，結(jié)合自身特點,，采用鋼質(zhì)空心抽油桿感應(yīng)加熱技術(shù)。該技術(shù)具有：所需設(shè)備簡單,，井下作業(yè)與維修方便,；輸入功率可調(diào)；便于實現(xiàn)自動控制,；沿程加熱均勻,，不會產(chǎn)生局部過熱；熱效率高（在油管中心發(fā)熱）,；不怕停電停抽,；延長作業(yè)周期；提高生產(chǎn)效率,；對環(huán)境無污染,；使用安全，管理方便,；一次性投資較少,，資金回收快［1］等特點。

　　根據(jù)目前國內(nèi)的供電模式,，空心抽油桿感應(yīng)加熱系統(tǒng)采用的是工頻感應(yīng)加熱方式,。為了三相用電平衡，工頻加熱電源將工頻三相交流電中的一相分別經(jīng)電抗器,、電容器列相移相疊加到其它二相,，再經(jīng)變壓器直接變成適于各種加熱要求的單相工頻交流電后連接加熱導(dǎo)體,。因而工頻加熱電源成本高、體積大,、笨重,、效率低。

　　石油中頻感應(yīng)加熱電源采用IGBT作為逆變開關(guān)器件,，與常用的工頻加熱電源相比,，體積縮小40％、重量減輕50％,。

　　2 中頻感應(yīng)加熱電源

　　中頻感應(yīng)加熱電源的電路結(jié)構(gòu)參見圖1,。三相整流器將工頻三相交流電整流成直流電，經(jīng)濾波后,，由全橋逆變器變換成頻率和占空比在一定范圍內(nèi)均連續(xù)可調(diào)的單相中頻交流電,，再經(jīng)隔離變壓器輸出給加熱負載。全橋逆變器采用脈寬調(diào)制（PWM）零電壓開關(guān)電路,，具有開關(guān)損耗低,、電磁干擾小等優(yōu)點［2］?？刂齐娐凡捎?span lang="EN-US">SG3524集成塊,，調(diào)節(jié)⑨腳電壓以保證輸出信號的死區(qū)時聞。輸出信號的脈寬受石油溫度探測器調(diào)制．石油的溫度控制在45～7O℃,。溫度過高易改變石油的化學(xué)特性．溫度過低會降低石油的流動性,。

　　3 IGBT柵極驅(qū)動電路

　　3．1 IGBT柵極驅(qū)動模塊的選用

IGBT柵極驅(qū)動模塊EXB841、M57962L均可用于驅(qū)動1200V 系列400A以內(nèi)的IGBT模塊,，且具有過流檢顙j及保護功能,。這兩種驅(qū)動模塊短路保護情況下的輸出波形如圖2所示。EXB841內(nèi)部產(chǎn)生一5v負偏壓且不可調(diào),；M57962L在外部利用穩(wěn)壓二極管產(chǎn)生一9v 負偏壓,，關(guān)柵可靠性比EXB841高。另外M57962L的保護動作時間（從出現(xiàn)過流到柵壓降至0V）為6．3μs,，（參見圖2a）,；EXB841的保護動作時間為16μs且關(guān)柵電壓不能降至一2v 以下，（參見圖2b）,，導(dǎo)致IGBT 炸管的危險性比M57962L大,。因此宜選用M57962L。

　　3．2 驅(qū)動模塊外圍電路的改進

　　IGBT在關(guān)斷時．集電極．發(fā)射極之間產(chǎn)生的電壓上升率高達30000V／μs,。過高的會產(chǎn)生較大的位移電流,。并導(dǎo)致產(chǎn)生較大的集電極脈沖浪涌電流，很容易使IGBT發(fā)生動態(tài)擎住現(xiàn)象。為了避免IGBT發(fā)生這種誤動作,，必須在IGBT柵極加負偏壓［3］。然而在實際應(yīng)用時,，以下兩種情況會導(dǎo)致驅(qū)動電路負偏壓的消失：① 穩(wěn)壓二極管擊穿短路,；② 驅(qū)動電路失去+24V電源。

針對以上兩種情況,，筆者在廠商推薦應(yīng)用電路的基礎(chǔ)上改進了IGBT驅(qū)動模塊M57962L的外圍電路,，如圖3所示。在正常情況下．VZ4導(dǎo)通,，M57962L⑧腳為高電位,，VD1截止。VT2導(dǎo)通,。VO1輸出端呈低阻態(tài),。如果穩(wěn)壓二極管VZ1或VZ3擊穿短路，則VZ4截止,，VT1截止,，VO1輸出端呈高阻態(tài)。如果驅(qū)動電路失去+24V 電壓,，則VO1輸入端無電流通過,，VO1輸出端呈高阻態(tài)。

　　4 IGBT模塊與濾波電容的聯(lián)接

　　IGBT的輸入特性與MOSFET相類似,。輸入阻抗高,。如果驅(qū)動電路失去電壓，則IGBT 的柵極失去負偏壓,。對發(fā)射極呈高阻態(tài),。此時，一旦有干擾竄至IGBT的柵極,，則IGBT模塊的上,、下兩管易同時導(dǎo)通。如果IGBT模塊直接與數(shù)千微法的濾波電容聯(lián)接,，那么濾波電容儲存的能量會通過IGBT模塊的上,、下管直接釋放，易導(dǎo)致IGBT模塊損壞,。因此,，感應(yīng)加熱電源在開機時先接通控制、驅(qū)動電路的電源,，后將IGBT模塊與濾波電容聯(lián)接,。在關(guān)機時先將IGBT模塊與濾波電容斷開，后關(guān)斷控制,、驅(qū)動電路的電源,。

　　5 試驗情況及結(jié)論

　　石油中援感應(yīng)加熱電源自1997年6月在試采二廠現(xiàn)場試驗至今,，仍正常工作。電源功率為3588kw,。石油中援感應(yīng)加熱電源不僅可以應(yīng)用于空心抽油桿感應(yīng)加熱系統(tǒng),。還可以應(yīng)用于復(fù)雜小斷塊油田的集輸管道中頻感應(yīng)電伴熱系統(tǒng)，這對于降低集輸管道的基建投資和運行費用有著重要意義,。

　　參考文獻

　?。?span lang="EN-US">l］ 劉介人．工頻集膚電熱開采高凝稠油的理論研究與實踐石油鉆采工藝1994，16（4）：74～78

　?。?span lang="EN-US">2］關(guān)宇東,，張群PWM 相位調(diào)制集成片MIA818及其應(yīng)用電力電子技術(shù)1995。29（2）：21～25

　?。?span lang="EN-US">3］ 張立,，黃兩一．電力電子場控器件及其應(yīng)用北京：機械工業(yè)出版社。1996