一種油田電動(dòng)修井機(jī)用雙向儲(chǔ)能變流器的制造方法
【專利摘要】一種油田電動(dòng)修井機(jī)用雙向儲(chǔ)能變流器，屬于電力電子變流與油田節(jié)能應(yīng)用領(lǐng)域。儲(chǔ)能器件(超級(jí)電容、動(dòng)力電池)的使用解決了油田井場(chǎng)電網(wǎng)容量偏小的技術(shù)難題，而儲(chǔ)能器件的充放電控制均需要通過雙向儲(chǔ)能變流器實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型基于上述應(yīng)用背景提出了一種應(yīng)用于電動(dòng)修井機(jī)中的雙向儲(chǔ)能變流器，包括預(yù)充電回路、進(jìn)線濾波回路、濾波回路放電單元、功率變流單元、變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊、檢修放電單元六部分，通過上述各部分的協(xié)同工作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容和動(dòng)力電池的充放電控制及能量管理。其有益效果是，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能器件(含超級(jí)電容和動(dòng)力電池)與電動(dòng)修井機(jī)的對(duì)接，推進(jìn)了石油裝備“油改電”的步伐。
【專利說明】
一種油田電動(dòng)修井機(jī)用雙向儲(chǔ)能變流器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力電子變流和油田節(jié)能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體是一種油田電動(dòng)修井機(jī)用雙向儲(chǔ)能變流器。
【背景技術(shù)】
[0002]油田在采油過程中常會(huì)發(fā)生一些油井內(nèi)部或采油設(shè)備的故障，造成油井減產(chǎn)，甚至停產(chǎn)，修井機(jī)主要是針對(duì)上述故障進(jìn)行維修工作的一種設(shè)備。傳統(tǒng)修井機(jī)動(dòng)力來源主要是依靠柴油機(jī)，然而采用柴油機(jī)作為動(dòng)力源存在空載時(shí)間長(zhǎng)、能源利用率低、污染環(huán)境的缺點(diǎn)。電動(dòng)修井機(jī)是近些年新型的一種修井機(jī)，其動(dòng)力來源主要是依靠電力。相對(duì)于傳統(tǒng)的修井機(jī)，電動(dòng)修井機(jī)具有能源利用率高、環(huán)保無污染、運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此成為了修井機(jī)未來的重要發(fā)展方向。
[0003]電動(dòng)修井機(jī)功率需求往往在10kW及以上，但油田井場(chǎng)電網(wǎng)設(shè)計(jì)功率均在10kW及以下，電網(wǎng)容量不足成為了嚴(yán)重制約其應(yīng)用的重要因素。
[0004]針對(duì)上述制約因素，采用超級(jí)電容或動(dòng)力電池可以解決井場(chǎng)電網(wǎng)容量不足的現(xiàn)狀。其基本原理是，在修井機(jī)進(jìn)行提升作業(yè)時(shí)，由井場(chǎng)電網(wǎng)和超級(jí)電容或動(dòng)力電池共同提供動(dòng)力；在修井機(jī)進(jìn)行下放作業(yè)時(shí)，由井場(chǎng)電網(wǎng)對(duì)超級(jí)電容或動(dòng)力電池進(jìn)行充電。如此往復(fù)，便可有效地解決上述“油改電”最大的制約難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用于油田電動(dòng)修井機(jī)的儲(chǔ)能器件(超級(jí)電容、動(dòng)力電池)進(jìn)行充放電控制，解決油田井場(chǎng)電網(wǎng)容量不足的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)油田裝備的油改電，因此提出一種雙向的儲(chǔ)能變流器來實(shí)現(xiàn)。該發(fā)明具有雙向功率流動(dòng)控制的功能，可以根據(jù)電動(dòng)修井機(jī)的具體運(yùn)行工況實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能器件的能量管理。
[0006]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，一種油田電動(dòng)修井機(jī)用雙向儲(chǔ)能變流器，主要由預(yù)充電回路、進(jìn)線濾波回路、濾波回路放電單元、功率變流單元、變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊、檢修放電單元六部分組成。
[0007]所述的預(yù)充電回路由預(yù)充電支路和進(jìn)線支路并聯(lián)組成;所述的預(yù)充電支路包括預(yù)充電接觸器和預(yù)充電電阻，二者串聯(lián)組成了預(yù)充電支路;所述的進(jìn)線支路由主接觸器組成；通過預(yù)充電支路和進(jìn)線支路的合理切換，實(shí)現(xiàn)雙向儲(chǔ)能變流器的緩啟動(dòng)控制。
[0008]所述的進(jìn)線濾波回路包括由薄膜電容并聯(lián)組成的支撐電容和進(jìn)線平波電抗器;所述的薄膜電容通過疊層母排連接，以減小雜散電感。
[0009 ]所述的濾波回路放電單元包括放電電阻和接觸器組成，其中放電電阻與接觸器的常閉觸點(diǎn)連接。
[0010]所述的功率變流單元由IGBT、驅(qū)動(dòng)板、散熱片、散熱風(fēng)扇組成;所述的IGBT與驅(qū)動(dòng)板安裝在散熱片上進(jìn)行有效散熱;所述的散熱風(fēng)扇安裝在散熱片底部。
[0011]所述的變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊安裝在功率變流單元的散熱片上，并通過排線與IGBT驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行連接;所述的變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊可以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，降低由導(dǎo)線引起的脈沖壓降。
[0012]所述的檢修放電單元由放電接觸器和泄放電阻組成。
[0013]所述的雙向儲(chǔ)能變流器在集裝箱式電動(dòng)修井機(jī)和車載式電動(dòng)修井機(jī)中均可應(yīng)用。
[0014]所述的雙向儲(chǔ)能變流器在超級(jí)電容和動(dòng)力電池作為儲(chǔ)能器件的應(yīng)用場(chǎng)合均可應(yīng)用。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0016]1、本發(fā)明提出了一種對(duì)超級(jí)電容和動(dòng)力電池均能應(yīng)用的方案，通用性大大提高。
[0017]2、本發(fā)明采用了疊層母排替代傳統(tǒng)的銅排連接方式，大大減小了直流進(jìn)線回路的雜散參數(shù)，降低了 IGBT開關(guān)峰值電壓。
[0018]3、本發(fā)明采用了光纖傳輸IGBT的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，減小了由于控制信號(hào)線帶來的脈沖壓降，大大提高了 IGBT驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0019]圖1為雙向儲(chǔ)能變流器示意圖。
[0020]圖2變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊及接口示意圖。
[0021]主要元件符號(hào)說明:
[0022]1001-變頻器接線端子1002-主接觸器1003-預(yù)充電接觸器1004-預(yù)充電電阻1005-進(jìn)線平波電抗器1006-薄膜支撐電容1007-變流單元放電電阻1008-1GBT 1009-泄放接觸器1010-檢修泄放電阻1011-儲(chǔ)能器件接線端子1012-變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊
[0023]2001-光纖接頭2002-脈沖輸出排線接頭
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下提供本實(shí)用新型一種油田電動(dòng)修井機(jī)用雙向儲(chǔ)能變流器的具體實(shí)施方法。
[0025]參見附圖1，雙向儲(chǔ)能變流器包括預(yù)充電回路、進(jìn)線濾波回路、濾波回路放電單元、功率變流單元、變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊、檢修放電單元六部分。
[0026]所述的接線端子1001采用導(dǎo)軌式2P接線盒實(shí)現(xiàn)，并通過直流電纜分別與變頻器直流側(cè)P/N兩級(jí)和主接觸器銅排連接。
[0027]所述的主接觸器1002為電磁式直流接觸器，通過直流電纜分別與進(jìn)線平波電抗器1005和預(yù)充電接觸器1003連接。
[0028]所述的預(yù)充電接觸器1003為電磁式直流接觸器，通過直流電纜分別與主接觸器1002和預(yù)充電電阻1004連接。
[0029]所述的進(jìn)線平波電抗器1005為硅鋼片直流電感，電抗器的輸入銅排和輸出銅排通過直流電纜分別與主接觸器1002、薄膜支撐電容1006連接。
[0030]所述的變流單元放電單元1007為波紋式電阻，通過繼電器的常閉觸電并聯(lián)于薄膜支撐電容1006正負(fù)極。
[0031]所述的IGBT1008采用壓接型結(jié)構(gòu)，固定于散熱片上，其中C1、E2分別于疊層母排正負(fù)極連接，脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)來源于變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊1012。
[0032]所述的放電接觸器1009為電磁式直流接觸器，接觸器的輸入銅排與儲(chǔ)能器件接線端子1011連接，輸出銅排與泄放電阻11連接。
[0033]所述的儲(chǔ)能器件接線端子1011采用導(dǎo)軌式2P接線盒實(shí)現(xiàn)，即可實(shí)現(xiàn)與超級(jí)電容連接，又可實(shí)現(xiàn)與動(dòng)力電池連接，具有一定靈活性。
[0034]參見附圖2，變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊接口主要包括光纖接頭和脈沖輸出排線接頭。
[0035]所述的光纖接頭2001通過光纖與數(shù)字控制器的光纖接頭連接。
[0036]所述的脈沖輸出排線接頭2002位20針排線牛角接頭，并通過排線與IGBT1008的驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行連接。
[0037]以上所述的是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種油田電動(dòng)修井機(jī)用雙向儲(chǔ)能變流器，其特征在于，包括預(yù)充電回路(I)、進(jìn)線濾波回路(2)、濾波回路放電單元(3)、功率變流單元(4)、變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊(5)、檢修放電單元(6);所述的雙向儲(chǔ)能變流器一側(cè)通過P/N兩極與變頻器的直流側(cè)連接，一側(cè)通過+/-兩極與超級(jí)電容或動(dòng)力電池連接;所述的預(yù)充電回路串聯(lián)在雙向儲(chǔ)能變流器的正極回路中，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器的緩啟動(dòng)功能;所述的進(jìn)線濾波回路并聯(lián)在雙向儲(chǔ)能變流器的主回路中，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器的輸入濾波功能;所述的濾波回路放電單元與進(jìn)線濾波單元并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)雙向儲(chǔ)能變流器停機(jī)后的放電功能;所述的功率變流單元并聯(lián)在雙向儲(chǔ)能變流器的主回路中，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器的電壓變換和雙向功率流的控制功能;所述的變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊通過排線與功率變流單元連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率變流單元的光電轉(zhuǎn)換及開關(guān)控制;所述的檢修放電單元并聯(lián)于儲(chǔ)能器件正負(fù)極，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障檢修時(shí)強(qiáng)制泄放的功能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向儲(chǔ)能變流器，其特征在于，預(yù)充電回路由預(yù)充電支路和進(jìn)線支路并聯(lián)組成;所述的預(yù)充電支路包括預(yù)充電接觸器和預(yù)充電電阻，二者串聯(lián)組成了預(yù)充電支路;所述的進(jìn)線支路由主接觸器組成;通過預(yù)充電支路和進(jìn)線支路的合理切換，實(shí)現(xiàn)雙向儲(chǔ)能變流器的緩啟動(dòng)控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向儲(chǔ)能變流器，其特征在于，進(jìn)線濾波回路包括由薄膜電容并聯(lián)組成的支撐電容和進(jìn)線平波電抗器;所述的薄膜電容通過疊層母排連接，以減小雜散電感。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向儲(chǔ)能變流器，其特征在于，所述的濾波回路放電單元包括放電電阻和接觸器組成，其中放電電阻與接觸器的常閉觸點(diǎn)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向儲(chǔ)能變流器，其特征在于，功率變流單元由IGBT、驅(qū)動(dòng)板、散熱片、散熱風(fēng)扇組成;所述的IGBT與驅(qū)動(dòng)板安裝在散熱片上進(jìn)行有效散熱;所述的散熱風(fēng)扇安裝在散熱片底部。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向儲(chǔ)能變流器，其特征在于，變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊安裝在功率變流單元的散熱片上，并通過排線與IGBT驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行連接;所述的變流單元光電轉(zhuǎn)換模塊可以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，降低由導(dǎo)線引起的脈沖壓降。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向儲(chǔ)能變流器，其特征在于，檢修放電單元由放電接觸器和泄放電阻組成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向儲(chǔ)能變流器，其特征在于，在集裝箱式電動(dòng)修井機(jī)和車載式電動(dòng)修井機(jī)中均可應(yīng)用。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向儲(chǔ)能變流器，其特征在于，在超級(jí)電容和動(dòng)力電池作為儲(chǔ)能器件的應(yīng)用場(chǎng)合均可應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】H02J3/32GK205509516SQ201520997081
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年12月3日
【發(fā)明人】趙亞杰, 王賽, 皇甫海文
【申請(qǐng)人】北京科林普爾電氣科技有限公司