CN113809953A - 一种压裂机组的变频控制系统、方法及压裂机组 - Google Patents

一种压裂机组的变频控制系统、方法及压裂机组 Download PDF

Info

Publication number
CN113809953A
CN113809953A CN202111140000.8A CN202111140000A CN113809953A CN 113809953 A CN113809953 A CN 113809953A CN 202111140000 A CN202111140000 A CN 202111140000A CN 113809953 A CN113809953 A CN 113809953A
Authority
CN
China
Prior art keywords
variable
phase
electrically connected
fracturing unit
circuit breaker
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111140000.8A
Other languages
English (en)
Inventor
张志朋
田琳
刘杰
刘鑫鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sany Petroleum Intelligent Equipment Co Ltd
Original Assignee
Sany Petroleum Intelligent Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sany Petroleum Intelligent Equipment Co Ltd filed Critical Sany Petroleum Intelligent Equipment Co Ltd
Priority to CN202111140000.8A priority Critical patent/CN113809953A/zh
Publication of CN113809953A publication Critical patent/CN113809953A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及压裂机组的电力驱动技术领域，并提供一种压裂机组的变频控制系统、方法及压裂机组，所述压裂机组的变频控制系统包括至少两个进线柜、至少两个移相变压器和变频调速装置，至少两个所述进线柜的输入端适于分别与电网电连接，各所述移相变压器的输入端与各所述进线柜的输出端电连接，所述变频调速装置的输入端与各所述移相变压器的输出端电连接，所述变频调速装置的输出端适于连接所述压裂机组的多台负载电机；本发明可以提高压裂机组的变频控制系统的供电可靠性。

Description

一种压裂机组的变频控制系统、方法及压裂机组
技术领域
本发明涉及压裂机组技术领域，具体而言，涉及一种压裂机组的变频控制系统、方法及压裂机组。
背景技术
压裂机组主要用于向井内注入高压、大排量压裂液，将地层压开并把支撑剂挤入裂缝，以适用于油、气、水井的各种压裂作业，通常包括压裂泵、各种负载电机和电路系统，其中，电路系统主要包括依次电连接的进线柜、变压器和变频调速装置，变频调速装置与各负载电机连接，通常情况下，采用一台进线柜和变压器对负载电机进行供电，但是当变压器发生故障后会引起进线柜跳闸事故，从而导致变频调速装置和负载电机停止工作，影响了整个压裂机组的运行，可靠性较差。
发明内容
本发明解决的问题是如何提高对压裂机组的负载电机的供电可靠性。
为解决上述问题，第一方面，本发明提供一种压裂机组的变频控制系统，其包括：
至少两个进线柜，至少两个所述进线柜的输入端适于分别与电网电连接；
至少两个移相变压器，各所述移相变压器的输入端与各所述进线柜的输出端电连接；
变频调速装置，所述变频调速装置的输入端与各所述移相变压器的输出端电连接，所述变频调速装置的输出端适于连接所述压裂机组的多台负载电机。
可选地，所述进线柜包括第一断路器、第二断路器和励磁涌流抑制装置，所述第一断路器和所述第二断路器的输入端分别与所述电网电连接，所述第一断路器与所述励磁涌流抑制装置串联后与所述第二断路器并联，所述第二断路器的输出端与所述移相变压器的输入端电连接。
可选地，所述励磁涌流抑制装置包括三个限流电阻，各所述限流电阻的一端分别所述第一断路器的各输出端电连接，各所述限流电阻的另一端分别与所述第二断路器的各输出端电连接。
可选地，所述变频调速装置包括多个变频调速组件，各所述移相变压器的输出端分别与每个所述变频调速组件的输入端电连接，各所述变频调速组件的输出端适于分别连接各所述负载电机。
可选地，所述变频调速组件包括依次电连接的整流器件、直流器件和逆变器件，所述移相变压器的输出端与所述整流器件的输入端电连接，所述逆变器件的输出端适于连接所述负载电机。
可选地，所述移相变压器包括原边绕组和M个副边绕组，所述副边绕组相对所述原边绕组移相预设角度，所述整流器件包括相互电连接的N个三相桥整流电路，一所述移相变压器的M个所述副边绕组分别与N/2个所述三相桥整流电路电连接，另一所述移相变压器的M个所述副边绕组分别与另N/2个所述三相桥整流电路电连接。
可选地，所述整流器件还包括三个直流输出端，所述直流器件包括正电平连接端、负电平连接端和零电平连接端，所述逆变器件包括正电平输入端、负电平输入端和零电平输入端，所述三个直流输出端分别经所述正电平连接端、所述负电平连接端和所述零电平连接端与所述正电平输入端、所述负电平输入端和所述零电平输入端电连接。
与现有技术相比，本发明通过至少两个所述进线柜的输入端适于分别与电网电连接，从而由电网通过各进线柜进行供电，通过各所述移相变压器的输入端与各所述进线柜的输出端电连接，所述变频调速装置的输入端和输出端分别与各所述移相变压器的输出端和负载电机电连接，从而便于各进线柜通过各移相变压器对变频调速装置进行供电，当其中一台变压器出现故障时引起相应的进线柜跳闸，此时其他变压器和进线柜不受影响可以正常工作，可以持续为变频调速装置和负载电机进行供电，从而大大提高压裂机组的变频控制系统的供电可靠性。
第二方面，本发明还提供一种压裂机组的变频控制方法，基于如上所述的压裂机组的变频控制系统，包括如下步骤：
当对进线柜进行合闸动作时，获取变频启动指令；
根据所述变频启动指令，控制变频调速装置对负载电机进行调速作业。
由于，所述压裂机组的变频控制方法基于所述的压裂机组的变频控制系统，故所述压裂机组的变频控制方法至少具有所述压裂机组的变频控制系统全部有益效果，在此不再赘述。
可选地，所述对进线柜进行合闸动作包括：
获取闭合高压指令；
先控制闭合所述进线柜的第一断路器，利用所述进线柜的励磁涌流抑制装置对移相变压器预充磁，通过所述变频调速装置的整流器件对直流器件进线软启动充电作业；
经过预设时间，再控制闭合所述进线柜的第二断路器，并断开所述第一断路器以退出所述励磁涌流抑制装置。
可选地，压裂机组的变频控制方法还包括如下步骤：
获取变频停止指令；
对所述变频调速装置的逆变器件进行封闭脉冲控制，使所述变频调速装置停止工作；
断开所述进线柜的第一断路器和第二断路器。
第三方面，本发明还提供一种压裂机组，包括如上所述的压裂机组的变频控制系统，还包括多个负载电机。
由于，所述压裂机组包括压裂机组的变频控制系统，故所述压裂机组至少具有所述压裂机组的变频控制系统的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中压裂机组的结构示意图；
图2为本发明实施例中压裂机组的变频控制系统的电路结构示意图；
图3为本发明实施例中压裂机组的变频控制系统的局部电路结构示意图之一；
图4为本发明实施例中压裂机组的变频控制系统的局部电路结构示意图之二；
图5为本发明实施例中压裂机组的变频控制系统的局部电路结构示意图之三；
图6为本发明实施例中压裂机组的变频控制方法的流程示意图。
附图标记说明：
1-进线柜；11-第一断路器；12-第二断路器；13-励磁涌流抑制装置；2-移相变压器；3-变频调速装置；31-变频调速组件；311-整流器件；312-直流器件；313-逆变器件；4-负载电机。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
结合图1所示，本发明实施例提供一种压裂机组的变频控制系统，应用于压裂机组，包括：
至少两个进线柜1，至少两个所述进线柜1的输入端适于分别与电网电连接；
至少两个移相变压器2，各所述移相变压器2的输入端与各所述进线柜1的输出端电连接；
变频调速装置3，所述变频调速装置3的输入端与各所述移相变压器2的输出端电连接，所述变频调速装置3的输出端适于连接所述压裂机组的多台负载电机4。
需要说明的是，进线柜1的输入端和输出端分别与电网和移相变压器2电连接，从而便于通过进线柜1控制电网是否向移相变压器2供电，例如在进线柜1内设置作为开关功能的断路器结构，通过断路器结构闭合或断开，以实现向移相变压器2供电或断电，其中，电网可为10KV高压电网，也可以为其他电压等级的电网，在此不做具体限定。移相变压器2为降压变压器，用于将电网的高电压降压为低电压并输送至变频调速装置3，故变频调速装置3的输入端的电压与移相变压器2的输出端电压等级相匹配。变频调速装置3在工作时，用于对多台负载电机4进行变频调速作业。在对负载电机4进行供电作业时，电网输出高电压依次经进线柜1至移相变压器2，由移相变压器2将电网的高电压转换为低电压并输送至变频调速装置3，最后由变频调速装置3对负载电机4进行变频调速作业。其中，各所述移相变压器2的输入端分别与各所述进线柜1的输出端电连接，从而当一台移相变压器2出现故障引起相应电路中的进线柜1跳闸，其他进线柜1可以继续通过无故障的移相变压器2向变频调速装置3供电，从而保证变频调速装置3始终带电以对各负载电机4进行调速，保证压裂机组不停机，提高供电的可靠性。
本实施例通过至少两个所述进线柜1的输入端适于分别与电网电连接，从而由电网通过各进线柜1进行供电，通过各所述移相变压器2的输入端与各所述进线柜1的输出端电连接，所述变频调速装置3的输入端和输出端分别与各所述移相变压器2的输出端和负载电机4电连接，从而便于各进线柜1通过各移相变压器2对变频调速装置3进行供电，当其中一台变压器出现故障时引起相应的进线柜1跳闸，此时其他变压器和进线柜1不受影响可以正常工作，可以持续为变频调速装置3和负载电机4进行供电，从而大大提高压裂机组的变频控制系统的供电可靠性。
在本发明的一个实施例中，结合图1和图2所示，所述进线柜1包括第一断路器11、第二断路器12和励磁涌流抑制装置13，所述第一断路器11和所述第二断路器12的输入端分别与所述电网电连接，所述第一断路器11与所述励磁涌流抑制装置13串联后与所述第二断路器12并联，所述第二断路器12的输出端与所述移相变压器2的输入端电连接。
需要说明的是，图2和图3中，一所述进线柜1的第一断路器11的电气符号用QF1表示，第二断路器12的电气符号用QF2表示；另一所述进线柜1的第一断路器11的电气符号用QF3表示，第二断路器12的电气符号用QF4表示。其中，变频调速装置3包括直流器件312，直流器件312包括并联连接的直流母线和直流电容。通常情况下，由于在至少两个进线柜1的出线端分别连接移相变压器2，以及变频调速装置3中并联在直流器件312上的直流电容，会导致在进线柜1在高压合闸动作时，对电网侧产生较大的励磁涌流冲击，因此，通过所述第一断路器11和所述第二断路器12的输入端分别与所述电网电连接，以及所述第一断路器11与所述励磁涌流抑制装置13串联后与所述第二断路器12并联，从而利用励磁涌流抑制装置13可以很好的抑制进线柜1在高压合闸动作时产生的冲击，以保证电网的运行稳定性，进而保证电网的供电质量。
其中，变频控制系统还包括PLC控制装置，在进线柜1进线合闸时，可以通过PLC控制装置的控制逻辑，先闭合第一断路器11，以将励磁涌流抑制装置13投入供电回路中，并进行限流充电，之后进过预设时间，例如预设时间为150ms后，再闭合第二断路器12，以完成合闸动作，从而可以有效地限制合闸所产生的最大励磁涌流。由于，进线柜1的输入端与电网电连接，故第一断路器11和第二断路器12均为高压断路器，并与电网的电压等级匹配。
在本发明的一个实施例中，结合图2和图3所示，所述励磁涌流抑制装置13包括三个限流电阻，各所述限流电阻的一端分别所述第一断路器11的各输出端电连接，各所述限流电阻的另一端分别与所述第二断路器12的各输出端电连接。
需要说明的是，在图2和图3中，一所述进线柜1的限流电阻的电气符号可用R1表示，另一所述进线柜1的限流电阻的电气符号可用R2表示，三根电网线路可用ABC表示。由于，第一断路器11的电压等级与电网相匹配，而电网可以为高压三相交流电10KV，第一断路器11为高压三相交流断路器，故具有三个输出端，分别为A相输出端、B相输出端和C相输出端，故与第一断路器11的输出端串联连接的励磁涌流抑制装置13的限流电阻的数量也为三组，每组限流电阻的数量为至少一个，图2和图3中，第一断路器11的输出端的每相线路中的限流电阻的数量为一个。通常情况下，大容量的变压器在接入电网时，浪涌电流可达到额定电流的6～8倍以上，从而会引起变压器的输入端的进线柜1的继电保护动作，从而可能会引起进线柜1跳闸、线路电压波动大等异常情况，因此，通过在移相变压器2的输入侧设置作为励磁涌流抑制装置13的限流电阻，当进线柜1在进行合闸动作时，先闭合第一断路器11，以投入限流电阻，进行限流充电，随后在预设时间后，再闭合第二断路器12，以旁路掉或短接限流电阻，完成合闸动作，从而有效地限制进线柜1合闸产生的励磁涌流，以保证进线柜1的顺利合闸和移相变压器2的顺利投入。
在本发明的一个实施例中，结合图2至图5所示，所述变频调速装置3包括多个变频调速组件31，各所述移相变压器2的输出端分别与每个所述变频调速组件31的输入端电连接，各所述变频调速组件31的输出端适于分别连接各所述负载电机4。
需要说明的是，变频调速装置3包括多个变频调速组件31，图2中，变频调速组件31与负载电机4的数量相匹配，可分别为三个。通常情况下，一个移相变压器2给多个负载电机4提供电源，一个变频调速装置3控制一个或多个负载电机4的启动、停止或调速，而当移相变压器2或变频调速装置3内部某个器件出现故障时，容易导致所有负载电机4停机，从而影响设备停机，增大了故障范围。因此，通过各所述移相变压器2的输出端分别与每个所述变频调速组件31的输入端电连接，可以理解为每个移相变压器2均供电给多个变频调速组件31，从而即使某个移相变压器2出现故障时，其他移相变压器2可以持续给所有变频调速组件31供电，从而保证对变频调速组件31的供电可靠性，减少故障范围；而通过各所述变频调速组件31的输出端适于分别连接各所述负载电机4，即每个变频调速组件31只控制一个负载电机4，彼此之间互不影响，从而保证对各负载电机4供电和控制的独立性、可靠性。
在本发明的一个实施例中，结合图2至图5所示，所述变频调速组件31包括依次电连接的整流器件311、直流器件312和逆变器件313，所述移相变压器2的输出端与所述整流器件311的输入端电连接，所述逆变器件313的输出端适于连接所述负载电机4。
需要说明的是，通过所述移相变压器2的输出端与所述整流器件311的输入端电连接，从而便于整流器件311将移相变压器2输出端输出的三相交流电转换为脉波直流电，通过整流器件311、直流器件312和逆变器件313依次电连接，从而先由直流器件312将整流器件311输出的脉波直流电转换为稳定的直流电，再由逆变器件313将直流器件312输出的稳定的直流电转换为频率可调的三相交流电，以便于控制负载电机4。其中，每个逆变器件313的输出端连接一个负载电机4。
在本发明的一个实施例中，结合图2和图4所示，所述移相变压器2包括原边绕组和M个副边绕组，所述副边绕组相对所述原边绕组移相预设角度，所述整流器件311包括相互电连接的N个三相桥整流电路，一所述移相变压器2的M个所述副边绕组分别与N/2个所述三相桥整流电路电连接，另一所述移相变压器2的M个所述副边绕组分别与另N/2个所述三相桥整流电路电连接。
需要说明的是，移相变压器2的主要作用是主要是降低电压给其自身的副边绕组连接的整流器件311供电，使得与副边绕组连接的变频调速组件31部分和电网侧互相隔离，有效地避免互相干扰。其中，所述副边绕组相对所述原边绕组移相预设角度中的移相是指：移相变压器2的副边绕组相对与其原边绕组的角度发生了变化，通过所述副边绕组相对所述原边绕组移相预设角度，这样设计的目的是为了更好的降低变频调速组件31对电网的谐波电流和谐波电压的影响。其中，移相变压器2的原边绕组为Y型连接的三相绕组，移相变压器2包括多个副边绕组，如可以为两个副边绕组，且均为三角形连接的三相绕组；其中，一所述移相变压器2的其中一个副边绕组(在图3和图4中可用a1b1c1表示)相对其原边绕组移相-22.50，另一个副边绕组(在图3和图4中可用a2b2c2表示)相对其原边绕组移相7.50；另一所述移相变压器2的其中一个副边绕组(在图3和图4中可用a3b3c3表示)相对其原边绕组移相-7.50，另一个副边绕组(在图3和图4中可用a4b4c4表示)相对其原边绕组移相22.50。
另外，通过一所述移相变压器2的M个所述副边绕组分别与N/2个所述三相桥整流电路电连接，另一所述移相变压器2的M个所述副边绕组分别与另N/2个所述三相桥整流电路电连接，从而可以利用至少两台移相变压器2同时给每个变频调速组件31中的整流器件311进行供电，进而保证对每个变频调速组件31的供电可靠性。因每个移相变压器2包括至少两个副边绕组，且每个副边绕组均输出三相交流电，且分别与整流器件311中的三相桥整流电路电连接，从而便于通过整流器件311将移相变压器2的副边绕组输出的三相交流电转换为三电平的脉波直流电。
在本实施例中，整流器件311可采用24脉波整流器件311，可包括四个三相桥整流电路。
在本发明的一个实施例中，结合图2、图4和图5所示，所述整流器件311还包括三个直流输出端，所述直流器件312包括正电平连接端、负电平连接端和零电平连接端，所述逆变器件313包括正电平输入端、负电平输入端和零电平输入端，所述三个直流输出端分别经所述正电平连接端、所述负电平连接端和所述零电平连接端与所述正电平输入端、所述负电平输入端和所述零电平输入端电连接。
需要说明的是，通常情况下，对于负载电机4，为了保证对负载电机4控制的精准度，一般会采用变频调速装置3输出五电平来控制相应的负载电机4，从而导致整个变频调速装置3因所需要的器件多，而导致结构更加复杂，成本高、发热量大，安全性较差。因此，本实施例通过整流器件311还包括三个输出端，即整流器件311的三个输出端输出三电平，分别为负电平输出端、零电平输出端和正电平输出端且位置从下至上依次对应，再通过所述三个直流输出端分别经所述正电平连接端、所述负电平连接端和所述零电平连接端与所述正电平输入端、所述负电平输入端和所述零电平输入端电连接，从而通过整流器件311的三个输出端先输出三电平的脉波直流电，再通过包括正电平连接端、所述负电平连接端和所述零电平连接端的直流器件312将三电平的脉波直流电转换为三电平的稳定直流电，最后经具有正电平输入端、负电平输入端和零电平输入端的逆变器件313，将三电平的稳定直流电转换为三相交流电，也可以精准控制负载电机4，减少了变频调速组件31的内部器件的数量，结构更加简单，也相应的降低了发热量，成本也随之降低。其中，整流器件311、直流器件312和逆变器件313的具体电路见图2至图5。
在本发明的一个实施例中，结合图2和图4所示，所述三相桥整流电路包括三组二极管阵列，三组所述二极管阵列并联连接且分别与所述移相变压器2的所述副边绕组电连接。
需要说明的是，由于移相变压器的副边绕组输出的三相交流电，故将三相桥整流电路设置为三组二极管阵列，此时三组二极管阵列分别与副边绕组的三相交流电相对应，且三组二极管阵列分别与移相变压器2的副边绕组电连接，从而便于三组二极管阵列将移相变压器2的副边绕组输出的三相交流电转换为三电平的脉波直流电。其中，每组二极管阵列包括2个整流二极管，每组二极管阵列中的两个二极管串联连接。例如，一移相变压器2的副边绕组a1b1c1和另一移相变压器2的副边绕组a3b3c3分别与整流器件中的二极管D1-D6电连接，一移相变压器2的副边绕组a2b2c2和另一移相变压器2的副边绕组a4b4c4分别与整流器件中的二极管D7-D12电连接，两个移相变压器2的副边绕组还与其他变频调速组件中的整流器件电连接，具体参见图2和图4所示，在此不再赘述。
在本发明的一个实施例中，所述逆变器件313采用集成门极换流晶闸管开关器件。
需要说明的是，相关技术中，用于控制负载电机启停、调速的变频调速组件中的逆变器件主要采用绝缘栅双极晶体管IGBT，而目前主流的IGBT功率等级为4500V、1200A，在采用水冷散热方式后，最大输出功率为3700kW左右，功率比较受限。因此本实施例中变频调速组件中的逆变器件313采用集成门极换流晶闸管IGCT开关器件，从而利用IGCT功率器件可以大大提高输出功率，最大输出可达7MW，从而以适用于大功率负载的控制。其中，集成门极换流晶闸管IGCT开关器件是将门极驱动电路与门极换流晶闸管GCT集成于一个整体形成的，而门极换流晶闸管GCT是基于与门极可关断晶闸管GTO相同的高阻断能力和低通态压降，而且有与IGBT相同的开关性能，即集成门极换流晶闸管IGCT开关器件是GTO和IGBT相互取长补短的结果，是一种较理想的兆瓦级、中压开关器件，非常适合用于6KV和10KV以及大功率范围的中压开关电路。
结合图6所示，本发明另一实施例提供压裂机组的变频控制方法，基于如上述实施例所述的压裂机组的变频控制系统，包括如下步骤：
S1、当对进线柜1进行合闸动作时，获取变频启动指令；
S2、根据所述变频启动指令，控制变频调速装置3对负载电机4进行调速作业。
需要说明的是，通过对进线柜1进线合闸动作，从而可以将移相变压器2投入到电网的供电回路中。通过获取变频启动指令，从而便于实现对变频调速装置3的自动控制；其中，压裂机组的变频控制系统还可以包括控制装置，可以通过后台机发出变频启动指令，由控制装置例如PLC控制装置获取所述变频启动指令。根据变频启动指令，可以控制变频调速装置3对负载电机4进行调速作业，以实现对压裂机组的各负载电机4的自动变频调速控制；其中，每个变频调速组件31中的逆变器件313可采用集成门极换流晶闸管IGCT(IntegratedGate-Commutated Thyristor，集成门极换流晶闸管)驱动板，根据所述变频启动指令，控制变频调速装置3对负载电机4进行调速作业包括：在控制装置获取所述变频启动指令之后，可由控制装置向IGCT驱动板发送变频调制指令，以采用SPWM多段调制的方法对IGCT进行开关控制，输出PWM电压波形对负载电机4进行调速控制，其中，变频调制指令可包括SPWM多段调制的方法。
在本发明的一个实施例中，所述对进线柜1进行合闸动作包括：
S11、获取对所述进线柜1的闭合高压指令；
S12、先控制闭合所述进线柜1的第一断路器11，以利用所述进线柜1的励磁涌流抑制装置13对移相变压器2预充磁，并通过所述变频调速装置3的整流器件311对直流器件312进行软启动充电作业；
S13、经过预设时间，再控制闭合所述进线柜1的第二断路器12，以旁路掉所述励磁涌流抑制装置13。
需要说明的是，通过获取对所述进线柜1的闭合高压指令，从而便于对进线柜1进行自动或手动闭合，例如，可以通过工作人员直接在进线柜1处进线操作合闸，也可通过后台机远程遥控进线柜1进线合闸动作，从而以给进线柜1的输出端的各器件进行供电。通过先控制闭合进线柜1的第一断路器11，便于将励磁涌流抑制装置13投入供电回路中，以对移相变压器2进行预充磁，从而有效地限制因大容量的移相变压器2投入而引起对电网的浪涌电流的冲击，随后再通过变频调速装置3的整流器件311对直流器件312进行软启动充电作业，以保证直流器件312中的直流电容软启动成功，进而有效地减少对电网的冲击。经过预设时间，例如所述预设时间可以为200ms，可以理解为对移相变压器2的预充磁作业以及对直流器件312进行软启动充电作业的时间为预设时间；通过控制闭合所述进线柜1的第二断路器12，旁路掉所述励磁涌流抑制装置13，此时电网输出的高压三相交流电只经过第二断路器12，不经过第一断路器11和所述励磁涌流抑制装置13，从而减少在合闸作业完成后在所述励磁涌流抑制装置13上的电能损耗。
其中，所述预充磁是指，在大容量的移相变压器2投入或接入电网之前，利用励磁涌流抑制装置13对移相变压器2进行预充磁作业，从而可以减少对电网的冲击，结合图2至图3所示，一所述进线柜1中作为励磁涌流抑制装置13的限流电阻R1可以对移相变压器T1进行预充磁作业，另一所述进线柜1中作为励磁涌流抑制装置13的限流电阻R2可以对移相变压器T2进行预充磁作业。所述旁路掉所述励磁涌流抑制装置13中的旁路掉一词是指，电网的电能不从第一断路器11和所述励磁涌流抑制装置13上经过。
在本发明的一个实施例中，结合图6所示，压裂机组的变频控制方法还包括如下步骤：
S3、获取变频停止指令；
S4、对所述变频调速装置3的逆变器件313进行封闭脉冲控制，使所述变频调速装置3停止工作；
S5、断开所述进线柜1的第一断路器11和第二断路器12。
需要说明的是，通过获取变频停止指令，从而便于实现对变频调速装置3的停机的自动控制，其中，可以由所述控制装置来获取变频停止指令。通过对变频调速装置3的逆变器件313进行封闭脉冲控制，从而使变频调速装置3中的最主要的逆变器件313停止工作，从而使整个变频调速装置3停止，其中，可以由控制装置或IGCT驱动板对所述逆变器件313采取封闭脉冲控制，以实现逆变器件313的停机。通过断开所述进线柜1的第一断路器11和第二断路器12，从而实现将进线柜1的出线端的所有器件断电，保证设备和人员的安全，其中，断开所述进线柜1的第一断路器11和第二断路器12包括：获取分高压指令，根据所述分高压指令，以对所述第一断路器11和第二断路器12进行分断处理，例如，可以通过后台机发出分高压指令，由控制装置来接收分高压指令，并对进线柜1的第一断路器11和第二断路器12进行分断处理，从而完成分高压动作。
本发明另一实施例提供一种压裂机组，包括如上实施例所述的压裂机组的变频控制系统，还包括多个负载电机4。
需要说明的是，压裂机组的变频控制系统中的各进线柜1的输入端和输出端分别与电网和各移相变压器2电连接，从而便于每个进线柜1可以控制一个移相变压器2，而所述变频调速装置3的输入端与各所述移相变压器2的输出端电连接，所述变频调速装置3的输出端适于连接所述压裂机组的多台负载电机4，从而便于至少两个移相变压器2同时给变频调速装置3进行供电，当一个移相变压器2出现故障时，其他移相变压器2可以继续通过变频调速装置3给负载电机4进行供电，从而保证对压裂机组的负载电机4的供电可靠性。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种压裂机组的变频控制系统，其特征在于，包括：
至少两个进线柜(1)，至少两个所述进线柜(1)的输入端适于分别与电网电连接；
至少两个移相变压器(2)，各所述移相变压器(2)的输入端与各所述进线柜(1)的输出端电连接；
变频调速装置(3)，所述变频调速装置(3)的输入端与各所述移相变压器(2)的输出端电连接，所述变频调速装置(3)的输出端适于连接所述压裂机组的多台负载电机(4)。
2.根据权利要求1所述的压裂机组的变频控制系统，其特征在于，所述进线柜(1)包括第一断路器(11)、第二断路器(12)和励磁涌流抑制装置(13)，所述第一断路器(11)和所述第二断路器(12)的输入端分别与所述电网电连接，所述第一断路器(11)与所述励磁涌流抑制装置(13)串联后与所述第二断路器(12)并联，所述第二断路器(12)的输出端与所述移相变压器(2)的输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的压裂机组的变频控制系统，其特征在于，所述励磁涌流抑制装置(13)包括三个限流电阻，各所述限流电阻的一端分别所述第一断路器(11)的各输出端电连接，各所述限流电阻的另一端分别与所述第二断路器(12)的各输出端电连接。
4.根据权利要求2所述的压裂机组的变频控制系统，其特征在于，所述变频调速装置(3)包括多个变频调速组件(31)，各所述移相变压器(2)的输出端分别与每个所述变频调速组件(31)的输入端电连接，各所述变频调速组件(31)的输出端适于分别连接各所述负载电机(4)。
5.根据权利要求4所述的压裂机组的变频控制系统，其特征在于，所述变频调速组件(31)包括依次电连接的整流器件(311)、直流器件(312)和逆变器件(313)，所述移相变压器(2)的输出端与所述整流器件(311)的输入端电连接，所述逆变器件(313)的输出端适于连接所述负载电机(4)。
6.根据权利要求5所述的压裂机组的变频控制系统，其特征在于，所述移相变压器(2)包括原边绕组和M个副边绕组，所述副边绕组相对所述原边绕组移相预设角度，所述整流器件(311)包括相互电连接的N个三相桥整流电路，一所述移相变压器(2)的M个所述副边绕组分别与N/2个所述三相桥整流电路电连接，另一所述移相变压器(2)的M个所述副边绕组分别与另N/2个所述三相桥整流电路电连接。
7.根据权利要求6所述的压裂机组的变频控制系统，其特征在于，所述整流器件(311)还包括三个直流输出端，所述直流器件(312)包括正电平连接端、负电平连接端和零电平连接端，所述逆变器件(313)包括正电平输入端、负电平输入端和零电平输入端，所述三个直流输出端分别经所述正电平连接端、所述负电平连接端和所述零电平连接端与所述正电平输入端、所述负电平输入端和所述零电平输入端电连接。
8.一种压裂机组的变频控制方法，基于如权利要求1至7任一项所述的压裂机组的变频控制系统，其特征在于，包括如下步骤：
当对进线柜(1)进行合闸动作时，获取变频启动指令；
根据所述变频启动指令，控制变频调速装置(3)对负载电机(4)进行调速作业。
9.根据权利要求8所述的压裂机组的变频控制方法，其特征在于，所述对进线柜(1)进行合闸动作包括：
获取对所述进线柜(1)的闭合高压指令；
先控制闭合所述进线柜(1)的第一断路器(11)，以利用所述进线柜(1)的励磁涌流抑制装置(13)对移相变压器(2)预充磁，并通过所述变频调速装置(3)的整流器件(311)对直流器件(312)进行软启动充电作业；
经过预设时间，再控制闭合所述进线柜(1)的第二断路器(12)，以旁路掉所述励磁涌流抑制装置(13)。
10.根据权利要求8所述的压裂机组的变频控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：
获取变频停止指令；
对所述变频调速装置(3)的逆变器件(313)进行封闭脉冲控制，使所述变频调速装置(3)停止工作；
断开所述进线柜(1)的第一断路器(11)和第二断路器(12)。
11.一种压裂机组，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的压裂机组的变频控制系统，还包括多个负载电机(4)。
CN202111140000.8A 2021-09-28 2021-09-28 一种压裂机组的变频控制系统、方法及压裂机组 Pending CN113809953A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111140000.8A CN113809953A (zh) 2021-09-28 2021-09-28 一种压裂机组的变频控制系统、方法及压裂机组

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111140000.8A CN113809953A (zh) 2021-09-28 2021-09-28 一种压裂机组的变频控制系统、方法及压裂机组

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113809953A true CN113809953A (zh) 2021-12-17

Family

ID=78896897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111140000.8A Pending CN113809953A (zh) 2021-09-28 2021-09-28 一种压裂机组的变频控制系统、方法及压裂机组

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113809953A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117613907A (zh) * 2024-01-24 2024-02-27 四川宏华电气有限责任公司 一种应用于压裂泵泵组控制中的电网调节方法及系统
US11955782B1 (en) 2022-11-01 2024-04-09 Typhon Technology Solutions (U.S.), Llc System and method for fracturing of underground formations using electric grid power

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11955782B1 (en) 2022-11-01 2024-04-09 Typhon Technology Solutions (U.S.), Llc System and method for fracturing of underground formations using electric grid power
CN117613907A (zh) * 2024-01-24 2024-02-27 四川宏华电气有限责任公司 一种应用于压裂泵泵组控制中的电网调节方法及系统
CN117613907B (zh) * 2024-01-24 2024-04-16 四川宏华电气有限责任公司 一种应用于压裂泵泵组控制中的电网调节方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shuai et al. Design considerations of a fault current limiting dynamic voltage restorer (FCL-DVR)
JP6099951B2 (ja) 電力変換装置
CN102810990B (zh) 用于动态变化输出功率发电机的整流电路及相应控制方法
Wessels et al. Transformer based voltage sag generator to perform LVRT and HVRT tests in the laboratory
CN113809953A (zh) 一种压裂机组的变频控制系统、方法及压裂机组
CN102939695B (zh) 电机的保护电路及方法
CN108432108A (zh) 具有三角形配置的模块化多电平转换器中的电压平衡
CN107086605B (zh) 一种电网零起升压的黑启动方法
JP2645045B2 (ja) 電力変換装置
RU2375804C2 (ru) Судовая электроэнергетическая система
CN114167278A (zh) 柔性直流输电电压源换流阀试验方法及电源装置
CN216599460U (zh) 一种压裂机组的变频控制系统及压裂机组
Liu et al. A study on VSC-HVDC based black start method
CN112865558A (zh) 大功率可调直流电源装置
RU2411629C1 (ru) Многоуровневый транзисторный преобразователь частоты для управления электродвигателем переменного тока
Whaley et al. Investigation of a low-cost grid-connected inverter for small-scale wind turbines based on a constant-current source PM generator
Joshi et al. Application of TCSC in wind farm application
Xu et al. A three-phase integrated power electronic transformer with the capability of DC fault clearance
Zhou Analysis on control and protection of MMC-based HVDC flexible transmission system
Chiranga et al. Variable speed drive dc-link undervoltage ride-through improvement using switched capacitors
Isik et al. Design of a fault-tolerant controller for three-phase active front end converter used for power conditioning applications
Sinha et al. Modified circuit design of VFD for critical loads under single phasing condition
Sztykiel et al. AC/DC converter with DC fault suppression for aircraft+/-270 VDC distribution systems
CN207559579U (zh) 直流风机输电系统
Kim et al. Breakerless protection for voltage source converter-based marine dc power supply systems

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination