专利名称：一种油田注水站多台注水泵的变频调速方法
技术领域：
本发明涉及一种油田注水站多台注水泵电动机变频调速方法。
背景技术：
在油田注水过程中，由于考虑后期产建部署和配注量变动,注水站注水能力设计余量普遍偏大，实际生产中，注水量与注水泵排量不匹配，站内回流量较大，造成能耗损失严重。普通的变频调速技术是调整逆变器的β角来实现调速功能，而角度的调整范围是有限的，精度更是难以准确控制。由于调节范围有限，无法彻底杜绝回流，节能效果受到限制
发明内容
本发明的目的是设计一种“一拖多”转子变频调速控制系统和配套的电动机。通过调整斩波器的占空比，来实现电机的无极调速，解决实际注水量与注水泵排量不匹配，站内回流量较大，造成能耗损失严重的问题。该控制系统变频范围广，可用一台逆变器控制多台注水泵，实现节能的目的。本发明所述的油田注水站注水泵的变频调速系统由绕线式电机和转子变频控制系统构成；转子变频控制系统包括整流器、直流斩波器、逆变器，整流器与绕线式电机的转子绕组连接，整流器依次串联直流斩波器和逆变器，通过逆变器回输电网。当有多台绕线式电机时，每台绕线式电机的转子绕组依次与整流器、串联直流斩波器串联后与同一台逆变器连接，通过逆变器回输电网。转子变频调速是利用整流器将转子绕线上的感应交变电流转换为直流电，再通过调节斩波器导通和开断的比率(占空比)，来改变转子电路等效电势的大小，从而改变转子电流和转差率，达到调节电机转速的目的，每一台电机的调速由各自对应的整流器和斩波器来实现，调速过程中产生的转差功率(额定输入功率与变频后转子功率之差)由逆变器回馈到电网，实现节能的目的。所述的调速功能由调整逆变器触发角β改变为调整斩波器的占空比。所述的逆变功能由逆变器完成，同时逆变器触发角β调整到最小角度固定不变，实现转差功率和再生能量的高效回馈，达到了节能降耗的目的。由于逆变器触发角β固定不变，当多台电动机同时工作时，多台逆变器则可集成于一个，来实现逆变功能；而每台电动机的调速由各自对应的整流器和斩波器来实现，便可以实现“一托多”转子变频调速。本发明涉及的“一拖多”转子变频调速系统，通过前期的理论计算和室内实验表明，注水泵能耗可下降··％以上。
图I转子变频控制系统组成及控制示意图。其中1、转子绕组2、整流器3、串联直流斩波器4、逆变器。
具体实施例方式本发明所述的油田注水站注水泵的变频调速系统由绕线式电机和转子变频控制系统构成；转子变频控制系统包括整流器2、直流斩波器3、逆变器4，整流器2与绕线式电机的转子绕组I连接，整流器2依次串联直流斩波器3和逆变器4，通过逆变器4回输电网。当有多台绕线式电机时，每台绕线式电机的转子绕组I依次与整流器2、串联直流斩波器3串联后与同一台逆变器4连接，通过逆变器4回输电网。当配注量小于单台注水泵设计能力时，电机在 额定状态运行，输入的功率仅有部分是有效的。通过“一拖多”转子变频调速控制系统，对斩波器的占空比进行调节，来改变转子感应电动势的大小，实现无极调速。电机转速下降后泵排量也随之下降，便实现了注水量的供需平衡。变频控制产生的转差功率，通过逆变器回馈电网，实现节能的目的。通过逆变器回馈的电能必须相位和振幅均与电网的相同才能实现有效回馈，这就对触发角β有一定的要求，通常将逆变器触发角调整到30度左右(按实际需要可在25 35度之间调整)。逆变器由可控硅组、集成电路和可调电阻组成。可控硅组由6块可控硅组成，将直流电转变成不同时刻大小不同的等效电势；集成电路用于采集电网交流电的参数，控制可控硅逆变后输出的交流电；可调电阻是用于调整逆变器触发角的大小，将逆变器触发角β调整到最小角度固定不变，实现转差功率和再生能量的高效回馈。
权利要求
1.一种油田注水站多台注水泵的变频调速方法，其特征在于多台注水泵的变频调速是由变频调速系统统一完成，变频调速系统由绕线式电机和转子变频控制系统构成；转子变频控制系统包括整流器、直流斩波器、逆变器，整流器与绕线式电机的转子绕组连接，整流器依次串联直流斩波器和逆变器，通过逆变器将转差功率回输电网；当有多台绕线式电机时，每台绕线式电机的转子绕组依次与整流器、直流斩波器串联后与同一台逆变器连接，通过逆变器将多台电机的转差功率一并回输电网； 将逆变器触发角β调整到最小角度固定不变，实现转差功率和再生能量的高效回馈。
全文摘要
本发明涉及一种油田注水站多台注水泵的变频调速方法，多台注水泵的变频调速是由变频调速系统统一完成，变频调速系统由绕线式电机和转子变频控制系统构成；转子变频控制系统包括整流器、直流斩波器、逆变器，整流器与绕线式电机的转子绕组连接，整流器依次串联直流斩波器和逆变器，通过逆变器将转差功率回输电网；当有多台绕线式电机时，每台绕线式电机的转子绕组依次与整流器、直流斩波器串联后与同一台逆变器连接，通过逆变器将多台电机的转差功率一并回输电网；将逆变器触发角β调整到最小角度固定不变，实现转差功率和再生能量的高效回馈；本发明的转子变频调速方法，注水泵能耗可下降15％以上。
文档编号H02P27/06GK102820849SQ20111015625
公开日2012年12月12日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者冉新权, 李安琪, 朱天寿, 徐永高, 常彦荣, 沈复孝, 王守虎, 姚斌, 郑刚, 何汝贤, 王晓娥, 张随望, 陆小兵, 隋蕾, 王俊涛, 王薇 申请人:中国石油天然气股份有限公司