[发明专利]一种六相压裂机组电驱动控制系统

说明书

本发明涉及电机驱动技术，具体为一种六相压裂机组电驱动控制系统。一种多相压裂机组电驱动控制系统，包括高压进、出线柜、充电限流柜、多脉波移相变压器、进线联络柜、变频器、压裂撬电源、电控房、变频水冷系统、变压器冷却风机、变压器温控仪以及6相异步/永磁同步电机；10kV网侧电网通过高压进、出线柜，充电限流柜输入到多脉波移相变压器，通过多脉波移相变压器转换为四组额定电压1800V二次三相一次绕组和一组380V辅助二次绕组，一次绕组通过整流柜下侧输入接触器给变频器供电，变频器通过整流和逆变输出两组三相交流电驱动一台6相异步电机/永磁同步电机带动压裂柱塞泵工作；辅助二次绕组负责给MCC柜供电。

技术领域

本发明涉及电机驱动技术，具体为一种六相压裂机组电驱动控制系统。

背景技术

压裂泵组作为页岩油气开采中的核心装备，投资比重占到页岩气开发装备总额的25% ～ 30%，它的质量、效率和运行成本将直接影响页岩气开采成本，决定了页岩气开采进程。另外，油田在进行压裂工作时需要投入大量人力、物力，使得油田的生产成本提高。研发大型压裂配套设备对提高现场施工水平与质量控制能力起着重要作用。传统压裂车一般采用发动机通过液力变矩器或变速箱驱动压裂泵的传动形式，实现大功率大扭矩下的无级变速进而驱动柱塞泵动作。但是这种机械式的传动形式存在噪音大、污染物排放超标的技术问题。

发明内容

本发明为解决目前压裂泵的传动形式存在噪音大、污染物排放超标的技术问题，提供一种六相压裂机组电驱动控制系统。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种多相压裂机组电驱动控制系统，包括高压进、出线柜、充电限流柜、多脉波移相变压器、进线联络柜、变频器、压裂撬电源、电控房、变频水冷系统、变压器冷却风机、变压器温控仪以及6相异步/永磁同步电机；10kV网侧电网通过高压进、出线柜，充电限流柜输入到多脉波移相变压器，通过多脉波移相变压器转换为四组额定电压1800V二次三相一次绕组和一组380V辅助二次绕组，一次绕组通过整流柜下侧输入接触器给变频器供电，变频器通过整流和逆变输出两组三相交流电驱动一台6相异步电机/永磁同步电机带动压裂柱塞泵工作；辅助二次绕组负责给MCC柜供电；MCC柜负责380V电源配置为压裂撬电源、电控房、变频水冷系统、变压器冷却风机、变压器温控仪供电。

进一步的，还包括外部滑油循环泵、滑油散热冷却风机、离合器液压油站；压裂撬电源负责外部滑油循环泵、滑油散热冷却风机、离合器液压油站供电；高压进、出线柜内部多功能表以及高压进、出线柜内部的断路器状态、变压器温控仪数据信息、6相异步电机/永磁同步电机绕组、轴承温度，速度传感器状态信息通过CAN-Open总线传输给变频器，用于逻辑控制与判断。

进一步的，变频器包括一个整流柜和两个逆变柜，每个逆变柜内部均包含一组逆变器和多脉波移相变压器二次侧整流绕组数量相同的整流器，各个整流器分别与多脉波移相变压器二次侧整流绕组连接，整流器输出直流母线电压，逆变器的输入端连接直流母线上，两路主回路相互独立，做到冗余设计。

进一步的，每个逆变柜内安装一台主控制器，每台主控制器包括一个功率模块控制板，每个功率模块控制板都包括DSP板、IO板、光纤板、信号检测电路；IO板连接信号检测电路，信号检测电路具有电流测量、电压测量、转速测量、转速测量转换、缺相检测功能；DSP板实现所有空间矢量控制、转矩控制、磁链观测计算；光纤板把DSP计算得到的PWM脉冲，通过光纤发送给逆变器内部的IGBT驱动电路板；逆变柜内部两个功率模块控制板之间，通过CAN-Open总线实现数据的传输和接受系统指令，并向上位机及时反馈相应的数据信息、实现变压器绕组之间的功率平衡。

进一步的，两个功率模块控制板之间采用主从控制，从控制板以电流值作为跟随控制的目标值，进而能够有效实现对6相异步电机/永磁同步电机的控制，避免由于输出误差引起设备损坏。