CN103856072A - 一种大功率变频逆变电源及其电源柜 - Google Patents

Abstract

一种大功率变频逆变电源，整流单元将输入的三相电源整流后输出，整流单元通过滤波单元与逆变单元连接，逆变单元一输入端与逆变驱动电路输出端连接，还包括有特种电容、特种变压器、直流电压采样电路、输出电流采样电路、电源控制核心单元，电源控制核心单元一输入端与直流电压采样电路、输出电流采样电路输出端连接，直流电压采样电路输入端与整流单元输出端连接，输出电流采样电路输入端与逆变单元一输出端连接，逆变驱动电路输入端与电源控制核心单元一输出端连接，显示操作面板与电源控制核心单元信号连接，逆变单元另一输出端与特种变压器一输入端连接，逆变单元一输出端还经特种电容与特种变压器连接。

Description

一种大功率变频逆变电源及其电源柜

技术领域

本发明涉及电源，特别是一种大功率变频逆变电源及其电源柜。

背景技术

传统的油田井下负载加热采用的是工频三相变二相带补偿供电方式，主要用于稠油热采。这种工频电源加热，需三相变二相，造成变压器输入三相电压严重不平衡，对电网污染严重。工频电源柜的保护功能差，往往由于负载的短路、断路及电压的不稳定，造成变压器烧毁，从而使工作不稳定。这种工频电源供电加热的功率因数约在0.7左右，对电能也造成了一定的浪费，负载的加热速度也比较慢。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种功率因数高、能使负载加热快、工作稳定的一种大功率变频逆变电源。

一种大功率变频逆变电源，包括有整流单元、滤波单元、逆变单元、逆变驱动、显示操作面板，整流单元将输入的三相电源整流后输出，整流单元通过滤波单元与逆变单元连接，逆变单元一输入端与逆变驱动电路输出端连接，还包括有特种电容、特种变压器、直流电压采样电路、输出电流采样电路、电源控制核心单元，电源控制核心单元一输入端与直流电压采样电路、输出电流采样电路输出端连接，直流电压采样电路输入端与整流单元输出端连接，输出电流采样电路输入端与逆变单元一输出端连接，逆变驱动电路输入端与电源控制核心单元一输出端连接，显示操作面板与电源控制核心单元信号连接，逆变单元另一输出端与特种变压器一输入端连接，逆变单元一输出端还经特种电容与特种变压器连接。

所述逆变驱动电路中设置有绝缘栅双极型晶体管IGBT作为功率开关器件。

所述电源控制核心单元为数字微处理芯片，直流电压采样电路、输出电流采样电路的输出端经数字微处理芯片的AD转换模块、计算模块分别与电流调节模块、功率调节模块连接，SCI通讯模块与显示操作面板信号连接，功率给定模块经功率调节模块、电流调节模块、PWM输出模块与逆变驱动电路输入端连接，I/O控制模块与外接功能模块连接。

所述特种变压器输出端与加热负载连接。

一种大功率变频逆变电源柜，包括电源柜，所述电源柜内设有本发明所述的电源。

 经过试验，本发明与工频电源相比具有以下几个方面优点。

1、功率因数明显提高。原工频加热，功率因数约在0.7左右，而用变频电源加热，经测试功率因数在0.95以上。

2、减少了对电网的污染。应用变频电源以后，功率因数提高，谐波含量明显减少，减轻了对电网的污染。

3、加热效果明显。根据集肤效应，频率提高后，负载所获得的能量提高，线路损耗也相应减少，还提高了加热效果。据测试，变频加热可比工频加热提前1－2 小时达到预定效果，而且温度也高。

4、保护功能齐全。变频电源柜由于采用DSP控制，其保护功能齐全，避免了由于电网及负载的故障引起的问题，保证***的稳定运行。

5、节能效果明显。据测试，每台中频电源柜比相应的工频柜节电都在30%左右，有力的节约了电能，提高了工作效率，保证了加热***的效果。

6、负载适应范围宽。油田用电加热的负载有多种：钢凯电缆，空心杆，油管等多种，本***能适应多种负载。

7、输出电压、电流连续可调，可以使加热***处于最佳工作状态，能源利用率高，具有恒输出电压/恒输出功率控制选择功能。

因此说，变频加热是稠油热采的一次革命，我国的稠油资源相当丰富，推广该技术，是采油行业节能减排和提高效率的有效途径。

附图说明

图1为本发明的控制原理图。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步详细说明，如图所示，附图的左虚线框内主回路原理图，三相电源输入整流单元后输出的直流电压经过滤波单元送给逆变单元，滤波单元为逆变单元提供稳定的电压和能量，逆变单元受控输出给定的电压和电流，逆变单元一输出端经过特种电容整形后输给特种变压器，逆变单元另一输出端直接输出给特种变压器，再由特种变压器隔离后输出给加热负载。

附图中的右虚线框内为电源控制核心单元，采用美国飞思卡尔公司生产的DSPMC56F8013等数字微处理芯片为电源控制核心，SPWM控制技术，控制***性能增强，电路简化，负载适应性强，实现电源控制的全数字化，智能化。电源控制核心单元与显示操作面板信号连接，通过显示操作面板向电源控制核心单元输入控制信号。

人机对话的显示操作面板，可通过键盘的选择显示工作频率及电流，电流变化等，并可显示故障状态及原因，使显示更直观，更易于操作。工作时，电源控制核心单元按照设定值通过逆变驱动电路对逆变单元进行控制，同时对输入电压、输出电流、输出电压进行监视及运算；实时调整输出使输出适应负载以及实现对主回路的保护。

逆变驱动电路中采用先进的大功率绝缘栅双极性晶体管IGBT作为功率开关器件，逆变频率可调。较传统的可控硅晶闸管较好的开关断和开关频率高，体积小，电流大。

为便于安装、运输、使用，将本发明的电源设在电源柜内。

在南阳油田、 大港油田、胜利油田等几个稠油井分布的区域内进行了本电源的加热试验。通过现场调整，结合加热电缆及功率，一般将频率调至500Hz-800Hz左右，比工频提高了10倍，根据功率调整电流，一般75kW的电源输出电流在80A左右，93kW的电源在100A左右，通过中频变压器，输出电压800V左右，串联输出电压为 500V、600V、700V、800V，该电源的加热和节能等应用效果十分明显。

Claims (5)

1.一种大功率变频逆变电源，包括有整流单元、滤波单元、逆变单元、逆变驱动、显示操作面板，整流单元将输入的三相电源整流后输出，整流单元通过滤波单元与逆变单元连接，逆变单元一输入端与逆变驱动电路输出端连接，其特征在于：还包括有特种电容、特种变压器、直流电压采样电路、输出电流采样电路、电源控制核心单元，电源控制核心单元一输入端与直流电压采样电路、输出电流采样电路输出端连接，直流电压采样电路输入端与整流单元输出端连接，输出电流采样电路输入端与逆变单元一输出端连接，逆变驱动电路输入端与电源控制核心单元一输出端连接，显示操作面板与电源控制核心单元信号连接，逆变单元另一输出端与特种变压器一输入端连接，逆变单元一输出端还经特种电容与特种变压器连接。

2.根据权利要求1所述的一种大功率变频逆变电源，其特征在于：所述逆变驱动电路中设置有绝缘栅双极型晶体管IGBT作为功率开关器件。

3.根据权利要求1或2或3所述的一种大功率变频逆变电源，其特征在于：所述电源控制核心单元为数字微处理芯片，直流电压采样电路、输出电流采样电路的输出端经数字微处理芯片的AD转换模块、计算模块分别与电流调节模块、功率调节模块连接，SCI通讯模块与显示操作面板信号连接，功率给定模块经功率调节模块、电流调节模块、PWM输出模块与逆变驱动电路输入端连接，I/O控制模块与外接功能模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种大功率变频逆变电源，其特征在于：所述特种变压器输出端与加热负载连接。

5.一种大功率变频逆变电源柜，包括电源柜，其特征在于：所述电源柜内设有权利要求3所述的电源。

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