[实用新型]一种抽油机专用滤波能馈装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种抽油机专用滤波能馈装置。

背景技术

油田抽油机采用的通用变频系统由于采用不控整流，能量只能单向传递，在许多需要四 象限运行的场合，如快速启动、制动、频繁正反转的调速系统，电机处于再生制动状态，异 步电机已成为异步发电机，直流侧电容上产生泵升电压，若不及时释放会引起变频器过压保 护或造成主回路功率器件损坏。设备不控整流电路还会产生谐波电流，造成电网波形畸变， 影响其它设备正常运行。

采用变频器加制动电阻方式可以将抽油机下降阶段电机回馈的电能通过电阻在本地消耗 掉，但是会造成电能浪费与变频器改造的节能的目的背道相驰，将电机回馈的电能通过电阻 在本地耗掉会产生大量的热能，导致装置温升提高，增加制冷设备的负担，同时影响设备寿 命及可靠性。有源变频器采用二极管整流，为非线性负载，会产生大量的谐波注入电网，一 方面会污染电网，影响其他设备的安全运行，另一方面谐波会导致大量的电能浪费。

采用变频器加能量回馈单元的方式，就是在直流侧加装一台有源逆变器，可以将变频器 直流回路的电压反馈到电网，具有起动电流小、速度平稳、性能可靠、对电网冲击小等优点， 可实现上下速度任意调节和闭环控制运行；用户可根据油井的液位、压力确定抽油机的冲机、 速度和产液量，降耗节能，提高泵效。但是其成本高，变频器加装能量回馈装置显著提高了 系统的成本，其价格与变频器基本相当。谐波含量高，谐波问题不能解决。

采用四象限变频技术即PWM整流技术，即将变频器的二极管整流方式改为采用IGBT整流方 式。采用带有PWM控制整流器变频器具有四象限运行的功能，能满足各种位势负载的调速要求， 可就电机的再生能量转化为电能送回电网，达到最大限度的节能的目的。不仅如此，它还可 减少电源的谐波污染，功率因数可接近于1，是一种真正的“绿色”变频器。但此方式成本过 高。

综上所述，按照公知技术对抽油机变频器不能有效的解决能量回馈和电能质量治理问题。 造成大量的电能浪费及电能质量污染。用于抽油机变频器的能馈滤波装置市场上没有相应的 产品。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种抽油机专用滤波能馈装置，用于变 频器制动再生能量的回馈设备，兼具有源滤波的功能，不仅实现电机四象限运行，还有谐波 治理功能，获得净化电网、节约电能的效果。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

一种抽油机专用滤波能馈装置，包括：整流单元和滤波能馈单元；所述整流单元和滤波 能馈单元分别连接到抽油机专用滤波能馈装置的直流母线P+、N-上；所述直流母线P+、N-为 各抽油机的变频器供电；抽油机的刹车回路并联在直流母线P+、N-上，所述滤波能馈单元采 用PWM逆变的方式将抽油机的刹车回路的能量回馈到电网侧。

所述整流单元包括输入断路器QF1、输入采样电流互感器、输入电抗器、整流桥和缓冲装 置；所述输入断路器QF1一端与电网电压相连，另一端依次串联连接输入采样电流互感器、输 入电抗器、整流桥和缓冲装置。

所述缓冲装置包括直流接触器KM1以及并联在所述直流接触器KM1两端的缓冲电阻 R1。

所述滤波能馈单元包括变流器模块、控制器、信号输入及展示装置、直流电容、输出电 抗器和回馈断路器QF2；

所述控制器与信号输入及展示装置和变流器模块分别连接，所述直流电容、变流器模块、 输出电抗器和回馈断路器QF2依次串联连接；回馈断路器QF2与整流单元连接，将变频器制 动再生能量的电能反馈到电网侧；所述直流电容的两端分别依次串联二极管和熔断器后接入 直流母线P+、N-。

所述控制器包括指令电流运算电路、补偿电流发生电路和DSP处理器；

所述指令电流运算电路实时监控系统各个变频器输入侧的总电流，并将模拟电流信号转 换为数字信号，送入DSP处理器对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制信号形 式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动变流器模块，生成与谐波电流幅值相等、极性相 反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消。

本实用新型的有益效果：