IGBT在石油感應加熱電源中的應（yīng）用（yòng）

2020-07-29 00:00:00    來源：河南午夜羞羞视频在线观看電子科技有限公司（sī）     點（diǎn）擊：2605    喜歡：0

IGBT在（zài）石油感應加熱電源中的應用 

1 引言（yán）

  為了開采（cǎi）含膠（jiāo）質瀝青、含蠟和凝固點高的“三高”稠油，油田通常采用蒸（zhēng）氣吞（tūn）吐、化學降（jiàng）粘和熱水射流伴進等方法進行開采（cǎi），這些方法存在投（tóu）資高、不便管理等（děng）缺點（diǎn）。目前，江蘇（sū）油田在開采稠（chóu）油時，結合自身（shēn）特點，采用鋼質空心抽油杆感應加熱技術。該技術（shù）具有：所需設備（bèi）簡單，井下作業與維（wéi）修方便；輸入功率可調；便於實現自（zì）動控製；沿程加熱（rè）均勻，不會產生局部過熱；熱效率高（在油管中心發熱）；不（bú）怕停電停抽；延長作業周期；提（tí）高生產效率；對環境無汙染；使（shǐ）用安全，管理方（fāng）便；一次性投資較少，資金回收快［1］等特點。

  根（gēn）據（jù）目前（qián）國內的供電模式，空心抽油杆感應（yīng）加熱係統采用的是工（gōng）頻感應加熱方式。為了三相用電平衡，工頻加熱電源將工頻三相交流電中的一相分（fèn）別經電抗器、電容器列相移相疊加到其它二相，再（zài）經變壓器直接變成適於各（gè）種加熱要求的單相工頻交流電後（hòu）連接加（jiā）熱導體（tǐ）。因而工頻加熱電源成本高、體（tǐ）積大、笨重、效率低（dī）。

  石（shí）油中頻感應（yīng）加熱電源采用IGBT作為逆變開關器（qì）件，與常用的工頻加熱電源相比，體積縮小40％、重量減輕50％。

  2 中頻感應加熱電源

  中頻感應加熱電源（yuán）的電（diàn）路結（jié）構參見圖1。三相整流器將工頻三相交流電整流成直流電，經濾波後，由全橋逆變器變換成頻率和占空比在一定範圍內均連續（xù）可調的單（dān）相（xiàng）中（zhōng）頻（pín）交流電，再經隔離變壓器輸出給加熱負載。全（quán）橋逆變器采用脈寬調製（PWM）零電壓開關電路，具有開關損耗低、電磁幹擾小等優點［2］。控製電路采用SG3524集成塊，調節⑨腳電壓以保證輸出信號的死（sǐ）區時聞。輸出信號的脈寬（kuān）受石油溫度探測器調製．石油的溫度（dù）控製在45～7O℃。溫度過（guò）高易改變石油的化學特性．溫（wēn）度過低會降低石油的流動性。

  3 IGBT柵極驅動電路

  3．1 IGBT柵極驅動模塊（kuài）的選用

IGBT柵極（jí）驅動模塊EXB841、M57962L均（jun1）可用於驅動（dòng）1200V 係（xì）列400A以內的IGBT模塊，且具有過流檢顙j及保護（hù）功能。這兩種驅動（dòng）模塊短路保護情況（kuàng）下的輸出波形如圖（tú）2所示。EXB841內部產生一5v負偏壓且不可調；M57962L在外部利用穩壓（yā）二極管（guǎn）產生一（yī）9v 負偏壓，關柵（shān）可（kě）靠性比EXB841高。另外M57962L的保護（hù）動作時間（從出現過流到柵（shān）壓降至0V）為6．3μs，（參見圖2a）；EXB841的保護動作時間為16μs且關柵電壓不能降至一2v 以下，（參見圖2b），導致IGBT 炸管（guǎn）的危險性比M57962L大。因此宜選（xuǎn）用M57962L。

  3．2 驅動模塊外圍電路的改進

  IGBT在關斷時．集電極．發射極之間產（chǎn）生的電壓上升率（lǜ）高達30000V／μs。過高的會產生較大的位移電流（liú）。並導致產生較大的集（jí）電極脈衝浪湧電流，很容易使IGBT發生動態擎住（zhù）現象。為了避免IGBT發生（shēng）這種誤動作，必須在IGBT柵極加負偏壓［3］。然而在實際應（yīng）用時，以下兩種情況會導致（zhì）驅動電（diàn）路負偏壓的消失：① 穩壓二極管擊穿短路；② 驅動電路失去+24V電源。

針對以上兩種情況，筆（bǐ）者在廠商推薦應用（yòng）電路的基礎上改進了IGBT驅動（dòng）模塊M57962L的外圍電路，如圖3所示。在正常情況（kuàng）下．VZ4導通，M57962L⑧腳為（wéi）高電位，VD1截止。VT2導通。VO1輸出端呈低阻態。如果穩壓二極管（guǎn）VZ1或VZ3擊穿短路，則VZ4截止，VT1截止，VO1輸出（chū）端呈高阻態。如果驅動電路失去+24V 電壓，則VO1輸（shū）入端無（wú）電流通過，VO1輸出端（duān）呈高阻態。

  4 IGBT模塊與濾波電容的聯接

  IGBT的輸入特性與MOSFET相類似。輸入阻抗高。如果驅動電（diàn）路失去電壓，則IGBT 的柵極失去負偏壓。對（duì）發射極呈高阻態。此時，一旦有幹擾竄至IGBT的柵極（jí），則IGBT模塊的上、下兩管（guǎn）易同時導通。如果IGBT模塊直接與數千微法的濾波電容聯接，那麽濾波（bō）電容儲存的能（néng）量（liàng）會通過IGBT模塊的上、下管直接釋放，易導致IGBT模塊損壞。因此，感應加熱電源在開機時先接通控製、驅動電路的電源，後將IGBT模塊與濾波電容聯接（jiē）。在關機時先將（jiāng）IGBT模塊與濾波電容斷開，後關（guān）斷控製、驅（qū）動電路的電源。

  5 試驗（yàn）情況及結論（lùn）

  石油中援感應加熱電（diàn）源自1997年6月在試采二廠現場試驗至今，仍正常工作（zuò）。電源（yuán）功率為3588kw。石（shí）油中（zhōng）援感應加熱電（diàn）源不僅可以應用於空心抽油杆感應加熱（rè）係統。還可以應用於複雜小斷塊油田的集輸（shū）管道中頻感應電伴熱係（xì）統，這對於降低集輸管道的基建（jiàn）投資和運行（háng）費用有著重要（yào）意義。

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