背景：

各油田普遍采用游梁式抽油機(jī)作為主要的抽采設(shè)備，存在低產(chǎn)出、高能耗、大馬拉小車的問題。

近年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻技術(shù)由于具有節(jié)能、調(diào)沖次方便等優(yōu)點(diǎn)在油田得到廣泛的應(yīng)用。在抽油機(jī)運(yùn)行過程中，電動(dòng)機(jī)時(shí)常運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)。

為了解決能量倒灌的問題，目前我國各油田抽油機(jī)主要采用兩個(gè)方案：

1、變頻加制動(dòng)單元和變頻加回饋單元。在母線上加制動(dòng)單元及制動(dòng)電陽，將能量直接消耗在制動(dòng)電阻上，這不僅不利于節(jié)能，而且制動(dòng)電阻散熱和壽命問題很難解決；

2、母線上并聯(lián)回饋單元，將電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的能量通過回饋單元反饋電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)變頻器與電網(wǎng)之間反向流動(dòng)，但解決不了能量由電網(wǎng)流向變頻器時(shí)功率因數(shù)低，諧波電流大的問題。

針對(duì)以上情況，這個(gè)四象限技術(shù)的方案，可克服上述兩種方案的缺點(diǎn)。四象限變頻技術(shù)解決了抽油機(jī)在系統(tǒng)不平衡時(shí)的再生能量處理問題，具有四象限的運(yùn)行功能，同時(shí)能提高節(jié)電效率， 減小電源的諧波污染，提高功率因數(shù)。

技術(shù)介紹：

◎四象限變頻原理

采用三相脈寬調(diào)制（Pulse width modulation, PWM）整流代替不可控整流而構(gòu)成的四象限變頻器電路拓?fù)淙鐖D1所示，可以將負(fù)載機(jī)械能轉(zhuǎn)變的電能回送給電網(wǎng)。

◎步科FV21四象限變頻亮點(diǎn)

用高速度、高運(yùn)算能力的整流控制單元DSP，產(chǎn)生6路高頻的PWM脈沖控制整流側(cè)的IGBT的開通和關(guān)斷，IGBT的開通和關(guān)斷與輸入電抗器共同作用產(chǎn)生了與輸入電壓相位一致的正弦電流波形，這樣就消除了二極管整流析產(chǎn)生的諧波，功率因數(shù)接近于1，從而消除了對(duì)電網(wǎng)的諧波污染；

四象限變頻技術(shù)整流側(cè)采用IGBT功率模塊，可以實(shí)現(xiàn)輸入電網(wǎng)同電動(dòng)機(jī)能量的雙向流動(dòng)，在系統(tǒng)不平衡時(shí)，可以將不平衡產(chǎn)生的勢能回饋電網(wǎng)，從而大大降低對(duì)系統(tǒng)平衡的要求；

當(dāng)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，電機(jī)產(chǎn)生的能量通過逆變側(cè)的二極管回饋到直流母線，整流側(cè)回饋控制啟動(dòng)，將直流逆變成交流，通過控制逆變電壓相位和幅值將能量回饋到電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能的效果。

應(yīng)用案例：

2020年4月，海南某采油廠作業(yè)區(qū)應(yīng)用了10臺(tái)37KW四象限變頻柜，現(xiàn)場圖如圖2、圖3所示。抽油機(jī)變頻柜主要有四象限變頻器、斷路器、指示燈、接觸器、電能表、防雷器、LCL電路等部分組成，其中四象限變頻器是變頻柜核心部件，選用的是步科的FV21系列四象限變頻器。

經(jīng)濟(jì)效益分析：

通過油田現(xiàn)場長時(shí)間的運(yùn)行情況來看，步科FV21系列四象限變頻器完全能夠滿足抽油機(jī)工藝需求，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)較好的節(jié)能效果，且能夠改善提高設(shè)備功率因數(shù)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

FV21系列四象限變頻器為高性能矢量變頻器，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于油田抽油機(jī)、電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)、皮帶輸送機(jī)、起重機(jī)械、離心機(jī)等多個(gè)應(yīng)用現(xiàn)場。