石油钻机动态无功补偿与谐波抑制

_ T e s t i n g & R e s e a r c h 石 油钻 机 动 态 无 功 补 偿 与 谐 波抑 制 李琳 高帅 ( 陕西西安石油大学钻机控制技术重点实验室) 摘要 针 对钻 机 井 场 电 网的非 线 性 负载 谐 波使 供 电质 量 下 降 的 问题 ，提 出 了对 钻 机 变 频驱 动 系统 进 行 谐 波抑 制 和 无 功 补 偿 。分 析 系统 谐 波 和 无 功 产 生 的 原 因 ，提 出 A P F + S V C的 系统 方 案 。研 究过程 中开 发 了混合 谐 波抑 制和 无 功 补偿 单 元 ，并 在 电驱 动 钻机 控 制 系统 实验 平 台模 拟 了该单 元 的运 行 情 况 。 实验 表 明 ：此 改 方法 可有 效 抑 制 交流 变频 系统产 生 的谐波 和 补偿 系统 中 的 无功 功率 ，具 有 实 际应 用价 值 。 关 键 词 变 频 驱 动 谐 波 抑 制 无 功 补 偿 D 0l ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ i ． i s s n． 2 0 9 5 - 1 4 9 3． 2 0 1 2． 0 5． 0 0 2 钻 机 系统 中 ，绞车 、转 盘 、顶 驱 、泥浆 泵 等井 场 主 要负 载 设备 由电动 机 进行 驱 动 ，进 行各 种钻 井 工 况作 业 。钻机 频 繁地 从 空载 到 满载 变 化 ，属 于典 型的 冲击 性 负荷 ，这些 冲击性 负 荷会 使 电压 产 生剧 烈 波 动 ，供 电质 量 下 降 。因而 ，有必 要 改善 钻 机 电 驱 动 系统 的 电能质 量⋯ 。 1 V F D电驱 动 系统 组成 即工作 原 理 电驱动钻机 由柴油发 电机组部分 、A C — V F D — A C 传动 部 分 、动 力变 压 器 与辅 助设 备 配 电系 统 、照 明 配 电部 分等 环节 构 成 。对 于 V F D传动 系统 ，柴油 发 电机 组发 出 6 0 0 V交流 电先 经过 晶闸管 整 流成 7 5 0 V 直 流 电 ，经 电容 滤 波 ，再 经 I G B T完 成 逆 变 过 程 。 得 到 AC 6 0 0 V、频 率 5 ～ 6 0 H z 可 调 的 交 流 电 ，最 后 驱 动 钻 井 泵 、绞 车／ 转 盘 和 顶 驱 的 变 频交流 电动机 ， 实现满足钻井工艺要 求 的调速 控制 。 2 V F D电驱 动 系 统 谐 波 抑 制 2 ． 1 V F D电 驱 动 系 统 谐 波 分 析 变 频 器 ......