高频驱动，能效提升 | 新风光高压变频器在高速永磁潜油电泵应用新突破

概述

高速永磁潜油电泵是一种高效节能的采油设备，其核心部件包括高速永磁电机、离心泵、潜油电缆和控制系统等，使用高速永磁直驱系统节能效果更优，可达到20%~30%的节能效果。潜油电泵是在井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源通过变频器将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转将油井中的井液举升到地面。潜油电缆作为电泵机组输送电能的通道部分，长期工作在高温、高压和具有腐蚀性流体的井下环境，一般采用长距离扁平电缆，电缆长度2000-3000米。

电机参数

技术要点

01

启动难度大

高压高速永磁同步电机直驱，传统方式启动冲击电流大，难以实现平滑启动，影响潜油电泵的使用寿命。

02

电缆压降大

潜油电缆距离长约2000米，线路阻抗大，带载电流通过时会产生明显电压降，实际电机端电压低于额定电压，影响电机正常工作。

03

电压畸变

输出的 PWM 波通过长电缆传输，由于电缆的分布电感和分布电容的影响，会在电机端产生过电压和谐波问题，可能导致变频器过压或过流保护，甚至会击穿电机的绝缘层，损坏电机。

04

电机参数辨识问题

受线路阻抗影响，电机参数辨识难度大，并且高速潜油电机和电缆运行在高温、高湿的深井环境，电机参数变化明显，电机易失控。

现场应用

新风光高压永磁同步电机变频器控制策略为高性能无位置传感器矢量控制技术，采用高效转速/磁链观测算法精确计算永磁同步电机磁极位置，并且采用电流反馈的方式实现电流闭环和弱磁控制，对电缆压降进行有效补偿，具有较好的转速和电流跟踪性能，保证了高速恒功率区能够稳定运行，高速永磁电动机具有更宽的调速范围。

潜油电机高速空载运行数据

潜油电机215Hz油泵满载空载运行数据

潜油电机215Hz油泵满载A相电流监控波形

总结

01

有效解决长电缆带来的阻抗压降大的问题，实现了高速永磁潜油电泵电机启动过程平稳。

02

采用高速永磁同步变频方式，调速范围宽，精度高，可以依据现场实际流量需求调节频率运行，节能效果显著，可达到20%~30%的节能效果。

03

变频器可实现欠载保护、过载保护、失速保护等检测，可避免卡泵堵转、长时间无载空转、泵功率超载等引起的油泵损坏，可提高油泵的使用寿命。

04

一次性调试并带载运行成功，完全满足现场实际运行需求，赢得客户的好评。

（转自：新风光）