油田用超聲波解堵電源關鍵技術與仿真.pdf

1、作為一種新型的油田增產工藝,超聲波油田解堵技術在近年來發(fā)展迅速,通過超聲波電源提供能量產生超聲波作用于油層、油井及注水井等,緩解或消除堵塞現(xiàn)象,對于油田中后期的增產和增收具有重要的意義。超聲波解堵裝置的電源是其重要組成部分,電源的性能好壞決定了解堵效果是否顯著,研究超聲波解堵電源能夠很大程度上促進超聲波解堵工藝的發(fā)展,其意義十分重要。
　　本文首先對超聲波解堵電源的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行了介紹,分析了超聲波電源的原理,針對油田用解堵超

2、聲波電源高頻大功率的要求以及現(xiàn)有超聲波電源存在的諧波含量大、功率管發(fā)熱嚴重和頻率跟蹤等方面存在的問題,采用了新的設計方法并且進行了相關的建模與仿真。
　　針對超聲波電源輸出波形諧波含量大的問題,采用了級聯(lián)多電平的逆變拓撲結構,使輸出波形為階梯波。結合低次諧波含量最小調制法和等寬方波調制法,在優(yōu)化電源輸出波形的同時提高了開關管的利用率,解決了電源功率的均衡問題。通過MATLAB仿真實驗和樣機試驗,證明了級聯(lián)多電平逆變器適合應用在高頻

3、大功率的場合。
　　開關管IGBT和MOSFET具有不同的開關特性和通態(tài)特性,為了充分利用兩者的優(yōu)勢,將兩者并聯(lián)使用,在很大程度上減小了IGBT的關斷損耗和MOSFET的導通損耗,IGBT處于軟關斷模式。提高了利用效率和可靠性。使用PSPICE軟件對帶輔助管MOSFET的軟開關IGBT方案進行了仿真,并且搭建了采用IGBT/MOSFET并聯(lián)方案的級聯(lián)七點平逆變器模型,仿真結果表明這種并聯(lián)方案在級聯(lián)多電平逆變器中應用的可行性。