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均压过程主要是由电容C完成的。串联两只IGBT,开关速度不会完全一致,而会稍有差别。电容C上的电压在静态情况下数值相同,在开关过程中,由于电容上的电压不能突变,强迫两只IGBT上的压降不会发生跳变。由于开关过程中两只IGBT中电流不一致所造成的影响由电容C的充放电补偿。
由动态均压的过程可知,两只IGBT开关性能一致性越好,均压效果越好;电容C数值越大,均压效果越好。但过大的C值,将使R2上的功耗过大。 P=1/2CV2f, V为单只IGBT上的跳变电压,为限制R2上的功耗,应取尽可能小的电容C值及采取较低的调制频率f。
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3.4KHZ,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
4、输出端正弦波的获取
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。从变频器到潜油电泵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3.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2300V的额定输出,电缆补偿电压Vb根据每口油井的具体情况调整。V/F曲线见图4.。
Vb的大小决定了电机启动性能的好坏,Vb大了,会使启动电流太大.引起损耗的增加,Vb过小,则起不来。Vb由小逐渐增大,输出电流也必然发生相应的变化,当电机开始运转的时刻,电流会有明显的不同。根据这个思路我们编写了一个软件,称其为补偿电压自适应程序。如果软件很成功,每次启动就不必手工调整了,目前软件还有待进一步的完善、优化,所以这次研制的样机仍保留着手工调整的电位器。
三、运行情况
2300V潜泵专用变频器已经研制成功,各项技术指标均满足设计值,带额定负荷运行良好。串联管的稳态均压不平衡度在10%以内,动态均压不平衡度在用示波器上看在15%之内。经过输出滤波器后的电压在潜泵的整个转数范围内任意调变,其波形均为正弦波(失真甚小),电机就是在低速、轻载时,运行也很平稳、均匀,无任何脉动现象,电机在整个频率范围内调速灵活方便。 |