CN206585470U - 一种海上油田变频变压脉冲脱水电源 - Google Patents
一种海上油田变频变压脉冲脱水电源 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种海上油田变频变压脉冲脱水电源，包括n个整流隔离调压逆变单元和一个综合控制单元，所述整流隔离调压逆变单元由两个整流隔离模块和一个调压逆变模块组成；所述整流隔离模块由一个整流电路和一个隔离电路构成，所述调压逆变模块由一个调压电路和一个逆变电路构成。本实用新型脱水电源解决了现有的高压/高频脉冲原油脱水电源现场应用过程中存在的各种问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用于原油电脱水领域的海上油田变频变压脉冲脱水电源，具体的说，是涉及一种频率、电压和脉宽比连续可调的高效电脱电源。
背景技术
电脱水器在海上油田原油处理系统中具有极其重要的作用，直接决定外输原油的各项性能参数指标。海上油田现有的电脱水器通常采用交流电脱水处理工艺及其改进型交-直流电脱水处理工艺，存在耗电量大、处理能力小、处理效率低、不同物性原油适用性差、工艺控制要求高、极易跳闸等一系列问题。尤其是采用化学驱等三次采油技术措施后采出的原油，因含有大量的聚合物等化学药剂，给电脱水器带来了更大的脱水困难。
现有的高压/高频脉冲原油脱水电源是以大功率电子开关器件为核心，结合升压变压器开发的。该类型的电源装置不能在较大的宽频区间内使用，针对不同组分的原油难以达到最佳的脱水频率；并且所有电气参数检测点为控制柜的输出端，没有体现电脱水器电极真实电气运行数据，不利于实际生产监控、原油电脱水实验研究和设备精准选型；所使用的升压变压器运行时损耗高，耗电量大，增加了油田运营成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种海上油田变频变压脉冲脱水电源，解决了现有的高压/高频脉冲原油脱水电源现场应用过程中存在的各种问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种海上油田变频变压脉冲脱水电源，包括n个整流隔离调压逆变单元和一个综合控制单元，所述整流隔离调压逆变单元由两个整流隔离模块和一个调压逆变模块组成；所述整流隔离模块由一个整流电路和一个隔离电路构成，所述调压逆变模块由一个调压电路和一个逆变电路构成。
所述整流电路采用三相三开关三电平拓扑结构和空间矢量法控制方式，并包括有高压SiC和磁路密闭式电抗器。
所述隔离电路采用全桥软开关拓扑结构。
所述调压电路由同步整流高频降压式变换电路、高频超低导通电阻功率器件、薄膜电容和磁路密闭电抗器组成。
所述逆变电路采用典型全桥拓扑结构和无源软开关吸收电路。
所述综合控制单元采用数字信号处理和现场可编程逻辑门阵列的数控系统。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：
1.本实用新型采用两级架构、多单元串联组合设计模式，保证较强的电气适应性和扩容需要，实现电源矩形波交流脉冲输出，输出电压幅值、频率、脉宽比可以宽范围连续调节，可以直接检测电脱器电极上运行的电参数。
2.采用数字信号处理和现场可编程逻辑门阵列的数控系统优化设计，实现电源系统运行管理、状态监测、历史数据查询等功能。
3.本实用新型电源及电源柜整套装置模块化设计、结构紧凑、可靠性高，高度集成化、小型化、工程化、快速维修性，满足海上平台环境和应用要求，利于海上油田现场灵活使用。
附图说明
图1为本实用新型原理框图。
图2为整流隔离模块的原理框图。
图3为调压逆变模块的原理框图。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种海上油田变频变压脉冲脱水电源，采用两级架构、多单元串联组合设计模式，包括n个整流隔离调压逆变单元1和综合控制单元4；在本实施例中，整流隔离调压逆变单元1包括整流隔离模块2、调压逆变模块3；整流隔离调压逆变单元1的数量n由原油电脱水器电场强度设计值确定。
本实施例的工作原理：
在整流隔离模块2中，380V AC/50HZ的交流电通过低压输入端5输入整流电路7，经过电感9储能，波形为三相正弦波，进入由二极管10组成的三相二极管整流桥，将交流过零380V整流成直流电压，同时场效应管11与电感共同作用，以高频工作状态保证电感储能和放电，电容12平滑滤波，电压为750V直流电压。流入隔离电路8，场效应管将直流750V电压逆变成交流750V的交流方波，工作频率100kHz；经过电感和电容谐振作用，保证场效应管工作在软开关状态。经过变压器13隔离，二极管整流桥将100kHz的交流方波整流成直流电压，经过电容平滑滤波，电压为750V的直流电压。
进入调压逆变模块3中，经过调压电路14，场效应管16与电感17共同作用，以高频工作状态保证电感17储能和放电。经过电容18平滑滤波后电压为75～750V连续可调的直流电压。进入逆变电路15，场效应管将直流电压逆变成50Hz～20kHz的交流方波，脉宽比10％～80％连续可调。经过逆变环节后多个整流隔离调压逆变单元1首尾串联，实现高压交流矩形波脉冲输出并通过高压输出端6输出，综合控制单元4采用多级检测，分级控制，总体优化方法，增加系统可靠性，降低故障率，降低能耗，提升效率；实现电源系统的逻辑控制、保护、运行管理、状态监测、历史数据查询等功能；可以设定曲线，在线调压调频，实现各种工况下最优状态运行。
本实施例仅描述了本实用新型基本组成结构及工作原理。尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。本领域的技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种海上油田变频变压脉冲脱水电源，其特征在于，包括n个整流隔离调压逆变单元和一个综合控制单元，所述整流隔离调压逆变单元由两个整流隔离模块和一个调压逆变模块组成；所述整流隔离模块由一个整流电路和一个隔离电路构成，所述调压逆变模块由一个调压电路和一个逆变电路构成。
2.根据权利要求1所述一种海上油田变频变压脉冲脱水电源，其特征在于，所述整流电路采用三相三开关三电平拓扑结构和空间矢量法控制方式，并包括有高压SiC和磁路密闭式电抗器。
3.根据权利要求1所述一种海上油田变频变压脉冲脱水电源，其特征在于，所述隔离电路采用全桥软开关拓扑结构。
4.根据权利要求1所述一种海上油田变频变压脉冲脱水电源，其特征在于，所述调压电路由同步整流高频降压式变换电路、高频超低导通电阻功率器件、薄膜电容和磁路密闭电抗器组成。
5.根据权利要求1所述一种海上油田变频变压脉冲脱水电源，其特征在于，所述逆变电路采用典型全桥拓扑结构和无源软开关吸收电路。
6.根据权利要求1所述一种海上油田变频变压脉冲脱水电源，其特征在于，所述综合控制单元采用数字信号处理和现场可编程逻辑门阵列的数控系统。
7.根据权利要求1所述一种海上油田变频变压脉冲脱水电源，其特征在于，所述n≥1。
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