抽油机节能电控装置综述

CU_s²=×2200×10^－6×(640000－360000)=308J，比起6000J的回馈能量来说小得多了。即使再增加10000μF的滤波电容，也只能储能1400J，因此，在大容量或者负载惯量大的系统中，不可能只靠滤波电容器来限制泵升电压。

图 8 泵 升 电 压 限 制 电 路

也就是将回馈能量消耗在电阻上，这是一种耗能的方法，对节能不利。尤其是在大容量或者大惯量拖动系统中，能量的损失较大。

3）对于地处北方寒冷地区的抽油机，为了在冬季增加原油的流动性和防止结蜡，而对井口回油管进行电加热，如采用中频加热装置。这时也可将变频器与中频电加热装置共用整流电路及直流母线，这样可将电动机回馈到直流母线上的再生能量用于中频加热器，同时又防止了直流母线电压的泵升。

4）对于同一井场上有多口油井的场所，可以采用共用直流母线系统方案，即若干台抽油机的变频器可共用一台整流器，将其直流母线联结在一起，利用各变频器的回馈能量不可能在同时发生的原理，将某一台变频器的回馈能量作为其他变频器的动力。这样即节约了能量，又防止了泵升电压的产生。如图9所示。

图9 采用公用直流母线的多变频器系统主电路

5）对于更大功率的系统，为了回馈再生能量，提高效率，可以采用能量回馈装置，将再生能量回馈电网，当然这样一来，系统就更复杂，投资也就更高了。所谓的能量回馈装置，其实就是一台有源逆变器。按采用的功率开关器件的不同又可以分为晶闸管（SCR）有源逆变器及绝缘栅双极型晶体管（IGBT）逆变器两种，它们又各有其特点和要求。

——晶闸管有源逆变器

如图10所示，三相桥式可控变流电路用作有源逆变装置，使电网吸收再生电功率。为了使有源逆变电路正常工作，并防止过电流，应满足U_m>U_d，其中U_d为变频器正常工作时的直流母线电压，U_m为再生直流电压，而U_m可通过超前角β（β=π－α）来进行调节。由于

U_m=－2.34U₂cosβ（或=－1.35U₂₁cosβ）（1）

图10 采 用 晶 闸 管 有 源 逆 变 器 的 再 生 能 量 回 馈 系 统 电 路

若有源逆变器交流侧直接接到380V交流电源，且取最小超前角β=π/6，则U_mmax为440V左右，而变频器直流母线电压正常工作时在510V左右，则U_d>U_m。而我们要求的是，当再生能量较小时，有源逆变装置不工作，让能量储存在滤波电容器中，当直流母线电压达到某一设定值时（如U_d>670V），有源逆变装置才开始工作，将多余的能量回馈电网。根据式（1）反算过去，逆变变压器副边的线电压应大于540V，才能实现电压匹配。

——IGBT有源逆变器

虽然其主电路结构与变频器中的无源逆变器基本相同，但是其功能和控制方法是大不相同的。变频器中的无源逆变器的负载是三相交流电动机，其输出频率、电压、相位都可以由变频器随意控制；而有源逆变器的输出接的是交流电网，其输出频率、相位和电压取决于电网，所以，在IGBT有源逆变器的控制中增加了鉴频、鉴相器和锁相环控制。电压则由PWM控制，比晶闸管有源逆变器容易实现。另外在输出端接有交流电抗器，用来抑制过电流。

6）采用可四象限运行的变频器，如图11所示其控制就更复杂，投资也更高了。

图 11 可 四 象 限 运 行 变 频 器 主 电 路