逆变式原油脱水电源.pdf

本发明提供一种逆变式原油脱水电源，其结构包括相互串联的整流电路、滤波电路、逆变电路和变压器电路，三相380V交流电通过三相全桥可控整流电路进行整流，得到连续可调的540V直流电，然后经过滤波电路的滤波，滤除直流电的电压波纹，将电压保持稳定。整流滤波后的直流电由逆变电路将直流电变为幅值、频率及脉宽可调的矩形波交流，经过变压器电路将矩形波交流升压后，变为高压矩形波交流输出到脱水器的电极板上，对乳化膜形成强烈的冲击力。本发明的逆变式原油脱水电源与现有技术相比，具有设计合理、结构简单等特点，能够使电场由零开始瞬间跃变到极大值，加速对乳化膜的冲击，而且其控制电路能够控制电源输出波形。

权利要求书
1.   逆变式原油脱水电源，包括整流电路(1)、滤波电路(2)、逆变电路(3)和变压器电路(4)构成的主电路，其特征在于，整流电路(1)、滤波电路(2)、逆变电路(3)和变压器电路(4)依次串接在一起。

2.   根据权利要求1所述的逆变式原油脱水电源，其特征在于，主电路还接有控制电路，控制电路由采样电路(6)、防偏磁电路(7)、PWM控制电路(8)、保护电路(9)和驱动电路(10)组成，逆变电路(3)上接有驱动电路(10)和保护电路(9)，驱动电路(10)和保护电路(9)也相接，驱动电路(10)上又接有PWM控制电路(8)，变压器电路(4)和PWM控制电路(8)之间又接有采样电路(6)和防偏磁电路(7)。

3.   根据权利要求1所述的逆变式原油脱水电源，其特征在于，主电路的保护电路(9)由两部分组成：一是为了防止系统合闸通电瞬间冲击电流过大而导致电路元器件的损坏，将限流电阻R1串联在主回路中，延时一定时间后，VT5闭合，将限流电阻R1短路；二是为了避免IGBT开关器件在开通和关断的瞬间由于受到集电极和集射间电压的冲击而损坏，引入缓冲环节，将二极管D1-D4与V1-V4反向并联，当IGBT开关器件开通时，由于变压器漏感的作用，产生反向电动势，二极管D1-D4导通，将电压限制在E，关断时，二极管V1-V4导通，向电容C2-C5充电，减缓过高的电压上升速度。电阻R2-R5可以限制开关管导通时电容C2-C5的放电电流。

4.   根据权利要求1所述的逆变式原油脱水电源，其特征在于，采样电路(6)利用霍尔电压传感器测量变压器电路(4)一次侧电压，向防偏磁电路(7)输出0-5V的电压信号，在防偏磁电路中，这一电压信号经A/D器进行模数转换后，输出的数字信号送入单片机进行处理，单片机对信号处理后，经过判断向需要调整的一路PWM波输出合适的调整信号，经D/A转换器变为模拟量后，对PWM控制电路(8)输出的PWM输出波形进行控制，经过调整后的TL494的输出波形通过驱动电路(10)来控制逆变电路(3)中IGBT器件的开通与关断，从而实现了对电源输出波形的控制。

说明书逆变式原油脱水电源
(一)技术领域
本发明涉及一种逆变式原油脱水电源，具体地说是一种依靠电场力的作用对油包水型乳化液进行破乳脱水的装置，该装置利用矩形交流电源脱水，能够增加对乳化膜的冲击力。
(二)背景技术
原油破乳方法主要有电破乳、生物破乳、微胶囊破乳、声化学破乳、微波辐射破乳以及超声波破乳等。其中，电脱水器是依靠电场力的作用对油包水型乳化液进行破乳脱水，这种脱水方式效率高、速度快，在各油田得到了普遍应用。原油中内部都含有盐类的正、负离子，在原油中加上高压交流电场后，小水珠被极化，这些正负离子会向电场的正反方向快速移动，产生内摩擦热，不断克服膜强度。被极化的小水珠相结合形成大水珠，加速沉降使油水分离。原油脱水的效果与电压的波形有关，普通脱水电源为正弦交流或近似正弦交流，属缓慢变化的电场，因此对乳化膜的冲击力不够强。
(三)发明内容
本发明的技术任务是针对现有技术普通脱水电源电场变化缓慢，对乳化膜冲击力不够的缺点，提供一种不仅能使电场由零开始瞬间跃变到极大值，加速对乳化膜的冲击，而且其控制电路能够控制电源输出波形的逆变式原油脱水电源。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
该逆变式原油脱水电源，包括整流电路、滤波电路、逆变电路和变压器电路构成的主电路，整流电路、滤波电路、逆变电路和变压器电路依次串接在一起。三相380V交流电通过三相全桥可控整流电路进行整流，得到连续可调的540V直流电，然后经过滤波电路的滤波，滤除直流电的电压波纹，将电压保持稳定。整流滤波后的直流电由逆变电路将直流电变为幅值、频率及脉宽可调矩形波交流，经过变压器将矩形波交流升压后，变为高压矩形波交流输出到脱水器的电极板上。
上述逆变式原油脱水电源，其逆变电路上又接有驱动电路和保护电路，驱动电路和保护电路也相接，驱动电路上又接有PWM控制电路，变压器电路和PWM控制电路之间又接有采样电路和防偏磁电路。
控制电路的核心为集成芯片TL494，采样电路利用霍尔电压传感器测量变压器一次侧电压，向防偏磁电路输出0-5V的电压信号。在防偏磁电路中，这一电压信号经A/D器进行模数转换后，输出的数字信号送入单片机进行处理。单片机对信号处理后，经过判断向需要调整的一路PWM波输出合适的调整信号，经D/A转换器变为模拟量后，对TL494输出的PWM输出波形进行控制。经过调整后的TL494的输出波形通过驱动电路来控制逆变电路中IGBT器件的开通与关断，从而实现了对电源输出波形的控制。
本发明的逆变式原油脱水电源与现有技术相比，所产生的有益效果是，设计合理、结构简单、能够使电场由零开始瞬间跃变到极大值，加速对乳化膜的冲击，而且其控制电路能够控制电源输出波形。
(四)附图说明
附图1为本发明的主电路原理框图；
附图2为本发明的脱水电源原理框图；
附图3为本发明的主电路的电路连接结构示意图。
图中，1、整流电路，2、滤波电路，3、逆变电路，4、变压器电路，5、脱水器，6、采样电路，7、防偏磁电路，8、PWM控制电路，9、保护电路，10、驱动电路。
(五)具体实施方式
下面结合附图1-3对本发明的逆变式原油脱水电源作以下详细地说明。
如附图1所示，本发明的逆变式原油脱水电源，其结构包括整流电路1、滤波电路2、逆变电路3和变压器电路4构成的主电路，整流电路1、滤波电路2、逆变电路3和变压器电路4依次串接在一起。三相380V交流电通过整流电路1进行整流，得到连续可调的540V直流电，然后经过滤波电路2的滤波，滤除直流电的电压波纹，将电压保持稳定。整流滤波后的直流电由逆变电路3将直流电变为幅值、频率及脉宽可调矩形波交流，经过变压器电路4将矩形波交流升压后，变为高压矩形波交流输出到脱水器5的电极板上。
如附图2所示，主电路还接有控制电路，控制电路由采样电路6、防偏磁电路7、PWM控制电路8、保护电路9和驱动电路10组成，逆变电路3上接有驱动电路10和保护电路9，驱动电路10和保护电路9也相接，驱动电路10上又接有PWM控制电路8，变压器电路4和PWM控制电路8之间又接有采样电路6和防偏磁电路7。采样电路6利用霍尔电压传感器测量变压器电路4一次侧电压，向防偏磁电路7输出0-5V的电压信号，在防偏磁电路中，这一电压信号经A/D器进行模数转换后，输出的数字信号送入单片机进行处理，单片机对信号处理后，经过判断向需要调整的一路PWM波输出合适的调整信号，经D/A转换器变为模拟量后，对PWM控制电路8输出的PWM输出波形进行控制，经过调整后的TL494的输出波形通过驱动电路10来控制逆变电路3中IGBT器件的开通与关断，从而实现了对电源输出波形的控制。
如附图3所示，主电路的保护电路9由两部分组成：首先，为了防止系统合闸通电瞬间冲击电流过大而导致电路元器件的损坏，将限流电阻R1串联在主回路中；延时一定时间后，VT5闭合，将限流电阻R1短路。此外，为了避免IGBT开关器件在开通和关断的瞬间由于受到集电极和集射间电压的冲击而损坏，引入缓冲环节。将二极管D1-D4与V1-V4反向并联，当IGBT(VT1-VT4)开通时，由于变压器漏感的作用，产生反向电动势，二极管D1-D4导通，将电压限制在E。关断时，二极管V1-V4导通，向电容C2-C5充电，减缓过高的电压上升速度。电阻R2-R5可以限制开关管导通时电容C2-C5的放电电流。
本发明的逆变式原油脱水电源其加工制作简单方便，按说明书附图所示加工制作即可。