本特利330730-080-02-00详细说明

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潜泵虽有不同的电压等级，但在线运行的多为1140V、见过用380V级变频器配合特制升压变压器的报导，本文认为这种高---低---高方案有先天不足，让升压变压器工作在低频下是很困难的，现在的IGBT器件的耐压应付1140V绰绰有余，本文采用1140V变频器直接给潜泵电缆供电的方案。
该变频器的技术指标为：
三相输入：1140V、50Hz
三相输出：额定电压为1140V
频率范围：2HZ～50HZ连续可调 能提供合适的电缆补偿电压
输出波形：正弦
控制功能、保护功能同于普通变频器
本文仅对该变频系统的技术特点简述如下，与380V级通用变频器相同部分不再赘述。
1、主电路与功率器件的选择
在PWM电压型380V级变频器中，一般采用两电平电路。若用两电平电路实现1140V的输出势必要用昂贵的高压管或采用低压管串联结构，由于器件串联动态均压问题不易解决，应尽量避免。
本设计的整机方块图见图一。
其中主电路部分采用三电平电路或称中点箝位(NeturalPointClamped—Npc)方式,它不但能输出较高电压，而且能降低输出谐波和电压变化率（dv/dt），良好的波形正是本设计的目的。图中的功率开关器件选用西门子的双单元IGBT模块（1700V、200A），整流后由两组大电容器相串联组成滤波器，两组电容器的连接点即本电路的中心点（三电平的中间电平）。

2、载波频率的选择
提高载波频率对改善波形、降低噪声大有好处，可是载波频率提高，会使开关损耗增加，所以选择时必须权衡利弊，本设备中载波频率选为9.5KHZ，选择这个值时考虑到了输出端LC低通滤波器电感铁芯的重量因素。
3、对输入电压的稳定
输入电压经整流、滤波后得直流母线电压，以Uo表示，在此装有一个电压传感器，其输出电压Ut正比于母线电压Uo ，将Ut值送单片机处理，令Uo的额定值对应的Ut值为1，电网电压向上波动时，Ut>1，电网电压向下波动时Ut<1，CPU在计算PWM波的脉宽时要乘上因子1/Ut。这样就达到了稳定输入电压的目的。设备在油田的实际运行中，当电网侧电压波动+10%时，电机侧测不到电压的波动，说明Ut 补偿效果明显。
4、输出端为正弦波
电压型变频器输出的是三相SPWM波，即宽度按正弦规律分布的矩形脉冲波。这种波直接送给电动机，由于电机是感性负载，所以能获得近似的正弦驱动电流。在本设备中存在有几千米的电缆线，若把PWM波直接加在电缆输入端，由于长线效应电机侧会受到数倍于额定值的尖峰电压的冲击，电机很可能被烧坏。因此三相低通LC滤波器是必要的，滤波器电路如图二.所示,在本设计中其截止频率约为载波频率的1/3。


5、电缆损耗的补偿
潜泵对V/F曲线并无特殊要求，频率降到30HZ以下已经不出油了，为了实现软启动，本设备把启动频率设在2HZ，50HZ对应1140V的额定输出，电缆补偿电压Vb设为100V，在实际应用中，Vb的大小还可调整。V/F曲线见图三。