油田鉆井用apf可行性報(bào)告(參考版)
2025-03-02 09:12本頁面
【正文】 油田鉆井用 APF 可行性報(bào)告 20 ~ 整套裝置的功率試驗(yàn)并驗(yàn)收，包括對(duì)控制系統(tǒng)及功率部分進(jìn)行出廠全電壓、滿電流的試驗(yàn)； IGBT 溫升、損耗、耐壓、噪聲測(cè)試。 ~ 控制和通信系統(tǒng)的在線聯(lián)調(diào)，整套裝置的功能性驗(yàn)證。 ~ 完成控制和通信系統(tǒng)程序的編寫及功能性調(diào)試，如諧波檢測(cè)算法等，并進(jìn)行聯(lián)調(diào)。同時(shí)開始編寫相應(yīng)軟件程序。 油田鉆井用 APF 可行性報(bào)告 19 5 項(xiàng)目整體進(jìn)展計(jì)劃 ~ 關(guān)于石油鉆機(jī)的前期調(diào)研，根據(jù)石油鉆機(jī)的負(fù)載特性，以及技術(shù)協(xié)議要求，確定石油鉆機(jī)專用 APF 主體設(shè)計(jì)方案，包括主電路 方案選取、功率器件選擇及主電路參數(shù)設(shè)計(jì)，并通過原理分析及仿真給出初步結(jié)論，撰寫可行性分析報(bào)告。 圖 仿真波形 (從上到下依次為電網(wǎng)電壓、補(bǔ)償后網(wǎng)側(cè)電流、補(bǔ)償前負(fù)載電流、輸出電流和直流側(cè)電壓 ) 油田鉆井用 APF 可行性報(bào)告 18 由圖 ，對(duì)補(bǔ)償前后 電網(wǎng)電流 波形進(jìn)行 FFT分析，數(shù)據(jù)如 表 。 由圖 可知， LCL 濾波器的傳遞函數(shù)為： sLLsCLLsU sI fgffggg )(1)( )( 3 ??? sLsU sI fgg 1)( )( ? 故 ffggfg LLLCsLII /)( 12 ??? 電容上串入阻尼電阻 Rd后，傳遞函數(shù)變?yōu)椋? ffgffgfgfg LLLsCRLLCsLII /)()/1( 12 ????? LCL 諧振頻率為 ffgfgres CLL LL ??? 阻尼系數(shù)為 fgffg LL CLL )( ??? 將諧振頻率取為 800Hz（補(bǔ)償 13 次及以內(nèi)諧波），已取 Lf 為 ，綜合考慮，取 f g f fL = m H , L = 8m H , C = 11 87 F , R 5? ?? 油田鉆井用 APF 可行性報(bào)告 17 4 可行性 仿真 驗(yàn)證 本項(xiàng)目采用 基于瞬時(shí)無功功率理論的pi、qi檢測(cè)算法得到負(fù)載電流中的基波成分 ， 從負(fù)載電流中減除這個(gè)基波成分即的到了其中的諧波成分，作為電流跟蹤的指令，進(jìn)而得到逆變器的控制信號(hào)。 )s in()s in(2/ tmtVVD dc gp ?? ???? (2) 取電感紋波電流峰峰值為輸出諧波電流的 50%，則： )(375750%50%50 ??????? pPP II 由極大值原理可知，當(dāng) ? 時(shí)， PPI? 取得最大值。 忽略電感、電容的 ESR 和電容上串聯(lián)的阻尼電阻 Rf， LCL 濾波器單相等效電路如下圖所示。 a．為了滿足快速電流跟蹤，有： ?mdcIVL 32? 式中： dcV 為直流側(cè)電壓，取為 1100V； mI 為最大電流輸出有效值，為 600*125%=750A； ? 為諧波角頻率，本系統(tǒng)補(bǔ)償 13 次及以內(nèi)諧波，取為 sra d /4 0 8 46 5 0*2 ?? ?? 。 進(jìn)線電感 Lf，濾波電感 Lg和濾波電容 Cf參數(shù)設(shè)計(jì) 需從瞬態(tài)電流跟蹤指標(biāo)和抑制開關(guān)次諧波電流指標(biāo)兩個(gè)方 面來設(shè)計(jì)進(jìn)線電感。 其對(duì)應(yīng)的峰值能量波動(dòng)為： ?23 nmpp IVE ?? 反映到直流母線側(cè)電容上則有： dcdcdcdcdcdcdcdcdcpp VVCVVCVVCE ????????? 2)(21)(21 22 式中： ppE? —— 直流母線電容能量波動(dòng)； dcC —— 直流母線電容； 油田鉆井用 APF 可行性報(bào)告 14 dcV —— 直流母線電壓； dcV? —— 直流母線電壓波動(dòng)值。補(bǔ)償負(fù)序電流時(shí)，直流側(cè)電容儲(chǔ)存的電能波動(dòng)最為明顯，因此主要考慮由于負(fù)序電流造成的能量脈動(dòng)。 模塊最高工作結(jié)溫 150℃ ，殼溫過溫保護(hù)閾值 110℃ 。 油田鉆井用 APF 可行性報(bào)告 12 表 31 仿真 參數(shù) 圖 主電路結(jié)構(gòu) (a) 模塊損耗 (b) 運(yùn)行溫度 圖 仿真結(jié)果 如圖所示，單個(gè)模塊總損耗為 Ptot=1676W，三相逆變電路額定工作狀態(tài)下總損耗為 5028W。 為了保證有源電力濾波器的補(bǔ)償性能， 滿足輸出電流對(duì)指令電流的跟蹤效果，直流側(cè)電壓應(yīng) 盡可能取高 ；但考慮到功率器件的電壓等級(jí)和直流側(cè) 電壓 的波動(dòng)，選擇直流母線電壓 Udc=1100V 由于要求補(bǔ)償諧波達(dá)到 13次，為滿足其補(bǔ)償特性要求開關(guān)管具有相應(yīng)的開關(guān)頻率以滿足快速跟蹤性 ， 選擇開關(guān)頻率為 5swf kHz? 選用的開關(guān)管型號(hào)為 SEMIKRON 的智能 功率模塊SKiiP2403GB1724 ，在 25℃ 環(huán)境溫度下，其標(biāo)稱 1700CEVV? ，2400CIA? ；在 75℃ 環(huán)境溫度下 1800CIA? 。 SKiiP功率模塊 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 24所示，整個(gè)模塊由 4個(gè)半橋模塊在內(nèi)部并聯(lián)封裝構(gòu)成，以保證開關(guān)管可以驅(qū)動(dòng)較大的電流等級(jí)，各半橋輸出電流通過母線銅排從模塊外部進(jìn)行并接；所有 IGBT由內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)控制，具有較高的參數(shù)對(duì)稱性和可靠性。這里我們選
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