电动钻机动力系统的谐波治理.pdf

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1、第45卷第2期电力电子技术Vo1．45，No．22011年2月PowerElectronicsFebruary2011电动钻机动力系统的谐波治理史富斌，闰宏亮，张奇志(西安石油大学，电子工程学院，陕西省钻机控制技术重点实验室，陕西西安710065)摘要：针对电动钻机动力系统非线性负载产生的谐波，分析了谐波对钻机井场电网的影响及其危害．提出了混合型有源电力滤波器(HAPF)方案，介绍了该系统的滤波原理、控制方法及对HAPF采用的复合控制策略。试验结果表明：HAFF对井场电网的谐波和无功具有较好的补偿效果，可有效提高井场电网功率因数，减少谐波电流，改善输出电流波形，且系统工作稳

2、定可靠，性价比高，具有良好的工程推广应用价值。关键词：滤波器；谐波抑制；无功补偿；控制中图分类号：TN7l3文献标识码：A文章编号：1000—100X(2011)02—0097—03HarmonicSuppressioninthePowerSystemofElectricDrillingRigSHIFu—bin，YANHong—liang，ZHANGQi·zhi(KeyLaboratoryofDrillingRigsControllingTechnique，Xi’an,Sh@ouUniversity，Xi’觎710065，China)Abstract：Thispaperpr

3、esentsahybridactivepowerfilter(HAPF)forsuppressingharmonicscausedbythenonlinearloadindrillingrigelectricsystem，andanalyzestheimpactandtheharmoftheharmonic．Theprincipleandthecon—trolmethodofsystemarediscussed．Acompositecontrolmodelisadopted．TheexperimentalresultsshowthattheHAPFhasthegoodcha

4、ractersofharmonicseliminationandreactivepowercompensation，andthepowerfactorisraised，theharmoniccurrentisdecreasedandthecurrentwaveshapeisimproved．Itisprovedthatthesystemworkssafetyandsteadyandhasgoodcostperformancewithdeservingextensiveuse．Keywords：filter；harmonicssuppression；reactivepower

5、compensation；control1引言况下变频系统的综合电压畸变率为lo％～20％tq。输出侧采用可关断功率元件(IGCT)和PWM控制方电动钻机井场动力系统采用多台柴油发电机式，开关频率为2．5kHz．故产生的谐波成分主要组同步并网发电。形成独立电网为井场负载供电。分布在开关频率附近。另外，井场电机控制中心电网输出功率的80％经晶闸管整流装置驱动电动(MCC)很多负载都为电力电子装置，如电机软启动机．进行各钻井工况作业。驱动方式主要有直流驱器、UPS等，均会产生谐波。此外井场600V／400V动和交流驱动两种。直流驱动以其良好的调速性降压变压器的非线性磁化特性使励

6、磁电流含有高能、高可靠性及低成本而被广泛使用，但由于交流次谐波：各种泵、搅拌机驱动电动机等井场生活用电机具有无电刷、可靠性高、维修简单、体积小等电均为非线性负载，也会产生谐波。综上所述，交特点，且随着近年高性能变频调速的应用，交流驱流变频电动钻机动力系统中三相变频电力电子装动已逐步成为电动钻机主流驱动方式。但使用交置是主要的谐波来源l2l流电机会对井场电网产生大量的谐波。由于井场用电设备产生了大量谐波，对井场2井场谐波分析电网这个小电力系统造成严重谐波污染，影响供目前电动钻机交流驱动系统采用AC／DC／AC电质量，危及动力系统的安全、优质、经济运行，故变频传动方式。变频装置

7、包括整流器和逆变器，是有必要对井场电网谐波进行治理。井场电网的最大谐波源，主要为变频装置的输入3谐波抑制侧谐波和输出侧谐波。通过对母线电压与电流的频针对变频驱动系统产生的大量谐波，对变频谱分析，输入侧主要含有5次、7次谐波。在一般情装置可采取以下谐波抑制措施：①在交流进线处装过电压吸收装置：②在变频柜进线处装电抗器，抑制变频柜内产生的谐波进入600V电网，改善定稿日期：2010—09—10作者简介：史富斌(1970一)，男，湖北天门人，工程师，研究系统的电网波形和功率因数：③变频动力输出均方向为电动钻机自动化技术。