CN211557173U - 电潜泵共直流母线及电潜泵共直流母线逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电潜泵共直流母线及电潜泵共直流母线逆变器，所述电潜泵共直流母线包括：第一母线和第二母线，所述第一母线和第二母线分别提供不同的动力电，所述第一母线和第二母线输出的电压之间存在一定的相位角；所述第一母线与第一单倍脉冲整流单元的输入端电连接连接，所述第二母线与第二单倍脉冲整流单元的输入端电连接，所述第一单倍脉冲整流单元和第二单倍脉冲整流单元的输出端与直流输出端电连接，以实现虚拟连接多倍脉冲整流。使得谐波电流大大减小，减少对电网的污染。同时由于多个电潜泵共用一个直流母线，可以有效减少变频驱动设备，节约了宝贵的平台空间。

Description

电潜泵共直流母线及电潜泵共直流母线逆变器

技术领域

本实用新型属于电潜泵技术领域，尤其是涉及一种电潜泵共直流母线及电潜泵共直流母线逆变器。

背景技术

电潜泵(Electrical submersible pump，ESP)又称潜油电泵，是海上采油工艺常用的原油开采设备，是将电动机和多级离心泵一起下入油井液面以下进行抽油的举升设备。

目前电潜泵基本控制方式为一对一变频驱动电潜泵。变频器驱动电潜泵虽然能有效满足油田开发需求，但随着区域油田单平台生产井数量的增加，海上单个采油平台电潜泵数量一般可达十几套甚至多达几十套。一对一变频驱动设备存在尺寸大、占地面积大、功率损耗散热量大等问题。并且设备之间存在谐波相互干扰。对平台小型电网污染严重，造成部分控制设备与检测及测量设备无法正常工作。目前，通常采用无源滤波器消除谐波，但大量集中使用无源滤波器不仅投资较大而且谐波滤波器效果较差，经常损坏或动态响应不足还往往存在功率因数过补或功率因数不足及发热量增加的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电潜泵共直流母线及潜泵共直流母线逆变器，以解决上述提及的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提供了一种电潜泵共直流母线，包括：

第一母线和第二母线，所述第一母线和第二母线分别提供不同的动力电，所述第一母线和第二母线输出的电压之间存在一定的相位角；

所述第一母线与第一单倍脉冲整流单元的输入端电连接，所述第二母线与第二单倍脉冲整流单元的输入端电连接，所述第一单倍脉冲整流单元和第二单倍脉冲整流单元的输出端与直流输出端电连接，以实现虚拟连接多倍脉冲整流；

所述第一单倍脉冲整流单元或第二单倍脉冲整流单元，包括：六脉冲整流器，所述六脉冲整流器包括：

以并联方式连接的三组脉冲组合器，所述脉冲组合器包括：串联连接的两个开关脉冲器件，所述三组脉冲组合器分别与动力电输入电源电连接，所述三组脉冲组合器的一端与第一保险Fuse1的一端电连接，所述三组脉冲组合器的一端与第二保险Fuse2的一端电连接，所述第一保险Fuse1的另一端和第二保险Fuse2的另一端分别与电容电连接，所述第一单倍脉冲整流单元和第二单倍脉冲整流单元对应的电容C1分别与直流输出端电连接。

进一步的，所述第一母线，包括：第一变压器的副边，所述第二母线包括：第二变压器的副边，第一变压器和第二变压器用于对输入的动力电进行变压，且所述第一变压器的副边和第二变压器副边输出的电压之间存在一定的相位角，所述第一变压器的副边与第一单倍脉冲整流单元的输入端电连接，所述第二母线与第二单倍脉冲整流单元的输入端电连接。

进一步的，所述第一变压器和\或第二变压器包括至少两个副边，每个副边分别与脉冲整流单元电连接。

进一步的，所述开关脉冲器件包括：脉冲二极管。

进一步的，所述开关脉冲器件包括：可控硅。

进一步的，所述开关脉冲器件包括：绝缘栅双极型晶体管。

另一方面，本实用新型还提供了一种电潜泵共直流母线逆变器，包括上述实施例提供的任一所述的电潜泵共直流母线，和逆变单元，所述逆变单元的输入端与所述直流输出端电连接，所述逆变单元的输出端与电潜泵电机电连接，所述逆变单元，包括：第一开关管J1、第二开关管J2、第三开关管J3、第四开关管J4、第五开关管J5、第六开关管J6；其中，所述第一开关管J1和第四开关管J4串联、第三开关管J3和第六开关管J6串联、第五开关管J5和第二开关管J5 串联，且均与电潜泵共直流母线并联；所述第一开关管J1和第四开关管J4、第三开关管J3和第六开关管J6、第五开关管J5和第二开关管J2相连接的一端分别与电潜泵电机电连接。

相对于现有技术，本实用新型提供的电潜泵共直流母线及电潜泵共直流母线逆变器，通过设定具有一定相位角偏差的母线提供动力电，并通过多个整流单元实现虚拟连接，进行整流，能够有效消除5次、 7次、17次及19次谐波。使得谐波电流大大减小，减少对电网的污染。同时由于多个电潜泵共用一个直流母线，可以有效减少变频驱动设备，节约了宝贵的平台空间。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一提供的电潜泵共直流母线的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的电潜泵共直流母线中12脉冲整流母线的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的采用可控硅电潜泵共直流母线中12脉冲整流母线的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的采用IGBT电潜泵共直流母线中12脉冲整流母线的结构示意图；

图5是本实用新型实施例二提供的电潜泵共直流母线逆变器的拓扑结构示意图；

图6是本实用新型实施例二提供的电潜泵共直流母线直流母线逆变器的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，也可以是电连接；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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的电潜泵共直流母线的连接示意图，参见图1，所述电潜泵共直流母线，包括：

第一母线和第二母线，所述第一母线和第二母线分别提供不同的动力电，所述第一母线和第二母线输出的电压之间存在一定的相位角；

所述第一母线与第一单倍脉冲整流单元的输入端电连接，所述第二母线与第二单倍脉冲整流单元的输入端电连接，所述第一单倍脉冲整流单元和第二单倍脉冲整流单元的输出端与直流输出端电连接，以实现虚拟连接多倍脉冲整流。

图2为本实用新型实施例一提供的电潜泵共直流母线中12脉冲整流母线的结构示意图。从图2可以看出，所述第一单倍脉冲整流单元或第二单倍脉冲整流单元，包括：六脉冲整流器，所述六脉冲整流器包括：以并联方式连接的三组脉冲组合器，所述脉冲组合器包括：串联连接的两个开关脉冲器件，所述三组脉冲组合器分别与动力电输入电源电连接，所述三组脉冲组合器的一端与第一保险Fuse1的一端电连接，所述三组脉冲组合器的一端与第二保险Fuse2的一端电连接，所述第一保险Fuse1的另一端和第二保险Fuse2的另一端分别与电容电连接，所述第一单倍脉冲整流单元和第二单倍脉冲整流单元对应的电容C1分别与直流输出端电连接。

六脉冲整流器是一种全桥整流器，通过六个脉冲控制单元分别进行控制实现整流。在本实施例中，每个六脉冲整流器分别对应于一个母线，形成虚拟12脉冲整流。由于第一母线和第二母线之间存在相位差，使得第一单倍脉冲整流单元和第二单倍脉冲整流单元之间产生的谐波互相抵消，能够有效消除5次、7次、17次及19次谐波。

在本实施例中，所述第一母线，包括：第一变压器的副边，所述第二母线包括：第二变压器的副边，第一变压器和第二变压器用于对输入的动力电进行变压，且所述第一变压器的副边和第二变压器副边输出的电压之间存在一定的相位角，所述第一变压器的副边与第一单倍脉冲整流单元的输入端电连接，所述第二母线与第二单倍脉冲整流单元的输入端电连接。即所述第一母线由第一变压器的副边实现，第二母线由第二变压器的副边实现。所述第一变压器和第二变压器可以分别具有多个副边，在此种情况下，每个副边还可视作一个母线，并可对应一个六脉冲或者12脉冲整流器。进而实现24、36或者更高频次脉冲整流。不仅能够有效消除谐波，同时由于整流相数越多，其整流输出电压的脉动频率越高，脉动幅度越小，脉动系数就越小。输出纹波就越低，纹波系数也就越小。可以提高设备功率因数及电网利用率，达到设备优化运行、节能、提高设备运行效率。

图3为本实用新型实施例一提供的采用可控硅电潜泵共直流母线中12脉冲整流母线的结构示意图；图4为本实用新型实施例一提供的采用IGBT电潜泵共直流母线中12脉冲整流母线的结构示意图。参见图3和图4，在本实施例中，所述开关脉冲器件可以选用脉冲二极管、可控硅或者绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，均可实现脉冲控制功能。IGBT具有驱动功率小而饱和压降低的优点。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统。具有四象限工作、可实现能量回馈电网；直流母线电压稳定、功率因数接近于1和谐波小于3％等优点。

本实施例提供的电潜泵共直流母线，通过设定具有一定相位角偏差的母线提供动力电，并通过多个整流单元实现虚拟连接，进行整流，能够有效消除5次、7次、17次及19次谐波。使得谐波电流大大减小，减少对电网的污染。同时由于多个电潜泵共用一个直流母线，可以有效减少变频驱动设备，节约了宝贵的平台空间。

实施例二

图5是本实用新型实施例二提供的电潜泵共直流母线逆变器的拓扑结构示意图；图6是本实用新型实施例二提供的电潜泵共直流母线直流母线逆变器的结构示意图。所述电潜泵共直流母线逆变器包括上述实施例提供的电潜泵共直流母线及其各种变形。由图5可以看出，针对每一个电潜泵，其相应的设有逆变单元，每个逆变单元共用直流母线。参考图6，所述逆变单元的输入端与所述直流输出端电连接，所述逆变单元的输出端与电潜泵电机电连接，用于提供相应适配频率的交流电。所述逆变单元，包括：第一开关管J1、第二开关管J2、第三开关管J3、第四开关管J4、第五开关管J5、第六开关管J6；其中，所述第一开关管J1和第四开关管J4串联、第三开关管J3和第六开关管J6串联、第五开关管J5和第二开关管J5串联，且均与电潜泵共直流母线并联；所述第一开关管J1和第四开关管J4、第三开关管J3和第六开关管J6、第五开关管J5和第二开关管J2相连接的一端分别与电潜泵电机电连接。所述开关管可以为IGBT开关管、 MOSFET开关管，通过设置开关管的导通截止实现变频功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电潜泵共直流母线，其特征在于，包括：

第一母线和第二母线，所述第一母线和第二母线分别提供不同的动力电，所述第一母线和第二母线输出的电压之间存在一定的相位角；

所述第一母线与第一单倍脉冲整流单元的输入端电连接，所述第二母线与第二单倍脉冲整流单元的输入端电连接，所述第一单倍脉冲整流单元和第二单倍脉冲整流单元的输出端与直流输出端电连接，以实现虚拟连接多倍脉冲整流；

所述第一单倍脉冲整流单元或第二单倍脉冲整流单元，包括：六脉冲整流器，所述六脉冲整流器包括：

以并联方式连接的三组脉冲组合器，所述脉冲组合器包括：串联连接的两个开关脉冲器件，所述三组脉冲组合器分别与动力电输入电源电连接，所述三组脉冲组合器的一端与第一保险Fuse1的一端电连接，所述三组脉冲组合器的一端与第二保险Fuse2的一端电连接，所述第一保险Fuse1的另一端和第二保险Fuse2的另一端分别与电容电连接，所述第一单倍脉冲整流单元和第二单倍脉冲整流单元对应的电容C1分别与直流输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的电潜泵共直流母线，其特征在于，所述第一母线，包括：第一变压器的副边，所述第二母线包括：第二变压器的副边，第一变压器和第二变压器用于对输入的动力电进行变压，且所述第一变压器的副边和第二变压器副边输出的电压之间存在一定的相位角，所述第一变压器的副边与第一单倍脉冲整流单元的输入端电连接，所述第二母线与第二单倍脉冲整流单元的输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的电潜泵共直流母线，其特征在于，所述第一变压器和\或第二变压器包括至少两个副边，每个副边分别与脉冲整流单元电连接。

4.根据权利要求1所述的电潜泵共直流母线，其特征在于，所述开关脉冲器件包括：脉冲二极管。

5.根据权利要求1所述的电潜泵共直流母线，其特征在于，所述开关脉冲器件包括：可控硅。

6.据权利要求1所述的电潜泵共直流母线，其特征在于，所述开关脉冲器件包括：绝缘栅双极型晶体管。

7.一种电潜泵共直流母线逆变器，其特征在于：包括权利要求1-6任一所述的电潜泵共直流母线，

和逆变单元，所述逆变单元的输入端与所述直流输出端电连接，所述逆变单元的输出端与电潜泵电机电连接，所述逆变单元，包括：第一开关管J1、第二开关管J2、第三开关管J3、第四开关管J4、第五开关管J5、第六开关管J6；其中，所述第一开关管J1和第四开关管J4串联、第三开关管J3和第六开关管J6串联、第五开关管J5和第二开关管J5串联，且均与电潜泵共直流母线并联；所述第一开关管J1和第四开关管J4、第三开关管J3和第六开关管J6、第五开关管J5和第二开关管J2相连接的一端分别与电潜泵电机电连接。

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