一種稠油電熱採加熱電源的製作方法
2023-05-10 13:56:51 2
專利名稱：一種稠油電熱採加熱電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電源，特別是涉及一種稠油電熱採加熱電源。
背景技術：
稠油在我國地下石油儲藏中佔有相當的比例，尤其在我國的遼河油田及近年開發的西部油田中比例較高，它的特點是粘度大、凝固點高、流動性差，在常態下難以用傳統方法開採和集輸。經過多年研究，國內外稠油採集技術可分為化學方法、物理方法和生物方法三大類。前者汙染環境問題難以解決，後者尚未達工業應用水平，目前稠油採集主要採用物理方法降稠，除加柴油或煤油等稀釋降粘外，已實施工業應用並確有成效的物理方法是 熱米。電熱採是稠油熱採的其中一種，電熱採裝置通常由四大部分構成專用加熱電源、空心抽油杆、空心抽油泵和加熱電纜。早期是利用專用加熱電源將空心抽油杆及抽油機整體作為一個負載加熱，這樣既解決了稠油在上抽舉升過程中有可能重新冷凝而阻塞油管的問題，又實現了不間斷連續採油，這是稠油熱採技術的一大進步。加熱電源是稠油電熱採技術裝置的核心。目前，很多電熱採井口電源十分簡易，只是一個單相隔離變壓器，將油田電網的中壓電變為所需低壓電後直接向井筒內供電。顯然隔離變壓器的輸出是固定的，既不能靈活調壓，更不能調頻，也無法根據井口溫度要求實現閉環控制。這種粗放的電加熱方式電能利用率比較低，功率因數低，而且造成三相電網嚴重不平衡。有鑑於此，本發明人對此進行研究，專門開發出一種稠油電熱採加熱電源，本案由此產生。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種可靈活調節輸出電壓大小和頻率、電能利用率高且不會干擾三相電網的稠油電熱採加熱電源。為了實現上述目的，本實用新型的解決方案是一種稠油電熱採加熱電源，包括整流模塊、逆變模塊、單片機、DSP、驅動模塊、隔離變壓器和人機接口模塊等。整流模塊的輸入端連接三相交流電，輸出端連接逆變模塊的輸入端，逆變模塊的輸出端連接隔離變壓器；驅動模塊的輸出端連接逆變模塊，輸入端連接DSP, DSP和單片機雙向連接，人機接口模塊與單片機雙向連接；所述隔離變壓器採用非晶態合金環狀鐵心及高耐壓大電流繞組。整流模塊和逆變模塊之間還並聯有一濾波電容，整流模塊與濾波電容的負極串聯有一限流電阻，在限流電阻的兩側並聯有一繼電器。限流電阻的作用是限制上電瞬間對濾波電容的充電電流，保護整流電路，當濾波電容充電結束後，繼電器吸合，限流電阻短路，不再起作用。所述DSP選用電機控制類的DSP晶片，本實用新型選用ADI公司的ADMCF328。[0011 ] 所述逆變模塊採用正弦脈衝寬度調製(SPWM)技術進行逆變，選用IGBT模塊，四個IGBT模塊組成一個單相全橋逆變電路。單片機用於人機接口模塊、通訊及各種I/O接口控制。三相交流電經過整流模塊整流濾波後變成直流電，再經過大容量濾波電容，有效提高電源的功率因數，減少對電網的幹擾。濾波後的直流電經過逆變模塊後變成單相交流電輸出到隔離變 壓器，這樣就不會造成三相電網不平衡，再通過隔離變壓器的變比，可以將輸出電壓提高到負載需要的上限。通過DSP和驅動模塊控制逆變模塊的調製頻率，使輸出到隔離變壓器的電壓及頻率任意可調，便於根據不同井深及負載參數實現最佳匹配；DSP作為逆變主控晶片，利用DSP的高速運算能力及其內部用於逆變控制的專用指令及算法來實現高速SPWM技術。單片機雙向連接DSP和人機接口模塊，控制人機界面、通訊及各種I/O接口，數字智能接口很容易實現溫度閉環控制及網絡監控。本實用新型採用DSP和單片機雙CPU結構，既能快速實現SPWM運算，又能跟多個接口單元進行通訊，使控制電路進一步簡化，減少所述加熱電源內部的故障率。採用非晶態合金環狀鐵心的隔離變壓器，中高頻響應特性理想，自身損耗小，特別適合中頻變壓，中頻輸出能在加熱體上產生良好的集膚效應，電熱轉換效率更高。
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步詳細描述。
圖I為本實施例的稠油電熱採加熱電源的控制原理圖。
具體實施方式
一種稠油電熱採加熱電源，包括整流模塊I、逆變模塊2、隔離變壓器3、驅動模塊
4、DSP5、單片機6和人機接口模塊7等。整流模塊I的輸入端連接三相交流電，輸出端連接逆變模塊2的輸入端，逆變模塊2的輸出端連接隔離變壓器；驅動模塊4的輸出端連接逆變模塊2，輸入端連接DSP5，DSP5和單片機6雙向連接，人機接口模塊7與單片機6雙向連接；所述隔離變壓器3採用非晶態合金環狀鐵心及高耐壓大電流繞組。整流模塊I和逆變模塊2之間還並聯有一濾波電容C，整流模塊I與濾波電容C的負極串聯有一限流電阻R，在限流電阻R的兩側並聯有一繼電器K。限流電阻R的作用是限制上電瞬間對濾波電容C的充電電流，保護整流電路，當濾波電容C充電結束後，繼電器K吸合，限流電阻R短路，不再起作用。所述DSP5選用電機控制類的DSP晶片，本實用新型選用ADI公司的ADMCF328。[0021 ] 所述逆變模塊2採用正弦脈衝寬度調製(SPWM)技術進行逆變，選用IGBT模塊，四個IGBT模塊組成一個單相全橋逆變電路，。單片機6用於人機接口模塊7、通訊及各種I/O接口控制。三相交流電經過整流模塊I整流濾波後變成直流電，再經過大容量濾波電容C，有效提高電源的功率因數，減少對電網的幹擾。濾波後的直流電經過逆變模塊2後變成單相交流電輸出到隔離變壓器3，這樣就不會造成三相電網不平衡，再通過隔離變壓器3的變t匕，可以將輸出電壓提高到負載需要的上限。[0024]通過DSP5和驅動模塊4控制逆變模塊2的調製頻率，使輸出到隔離變壓器3的電壓及頻率任意可調，便於根據不同井深及負載參數實現最佳匹配；DSP5作為逆變主控晶片，利用DSP5的高速運算能力及其內部用於逆變控制的專用指令及算法來實現高速SPWM技術。單片機6雙向連接DSP5和人機接口模塊7，控制人機界面、通訊及各種I/O接口，數字智能接口很容易實現溫度閉環控制及網絡監控。本實施例採用DSP5和單片機6雙CPU結構，既能快速實現SPWM運算，又能跟多個接口單元進行通訊，使控制電路進一步簡化，減少所述加熱電源內部的故障率。採用非晶態合金環狀鐵心的隔離變壓器7，中高頻響應特性理想，自身損耗小，特 別適合中頻變壓，中頻輸出能在加熱體上產生良好的集膚效應，電熱轉換效率更高。上述實施例和圖式並非限定本實用新型的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利範疇。
權利要求1.一種稠油電熱採加熱電源，其特徵在於包括整流模塊、逆變模塊、單片機、DSPjg動模塊、隔離變壓器和人機接口模塊；整流模塊的輸入端連接三相交流電，輸出端連接逆變模塊的輸入端，逆變模塊的輸出端連接隔離變壓器；驅動模塊的輸出端連接逆變模塊，輸入端連接DSP，DSP和單片機雙向連接，人機接口模塊與單片機雙向連接；所述隔離變壓器採用非晶態合金環狀鐵心及高耐壓大電流繞組。
2.如權利要求I所述的一種稠油電熱採加熱電源，其特徵在於所述整流模塊和逆變模塊之間還並聯有一濾波電容，整流模塊與濾波電容的負極串聯有一限流電阻，在限流電阻的兩側並聯有一繼電器。
3.如權利要求I所述的一種稠油電熱採加熱電源，其特徵在於所述DSP選用電機控制類的DSP晶片。
4.如權利要求3所述的一種稠油電熱採加熱電源，其特徵在於所述DSP選用ADI公司的 ADMCF328。
5.如權利要求I所述的一種稠油電熱採加熱電源，其特徵在於所述逆變模塊採用正弦脈衝寬度調製技術進行逆變。
6.如權利要求5所述的一種稠油電熱採加熱電源，其特徵在於所述逆變模塊選用IGBT模塊，四個IGBT模塊組成一個單相全橋逆變電路。
專利摘要本實用新型公開一種稠油電熱採加熱電源，屬於電源技術領域。包括整流模塊、逆變模塊、單片機、DSP、驅動模塊、隔離變壓器和人機接口模塊等。濾波後的直流電經過逆變模塊後變成單相交流電輸出到隔離變壓器，不會造成三相電網不平衡，採用DSP和單片機雙CPU結構，既能快速實現SPWM運算，又能跟多個接口單元進行通訊，使控制電路進一步簡化，減少所述加熱電源內部的故障率。採用非晶態合金環狀鐵心的隔離變壓器，中高頻響應特性理想，自身損耗小。
文檔編號H02M1/32GK202721613SQ20122040818
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者張新華, 張若煜 申請人:紹興文理學院