伴隨科技的日益發(fā)展，在我們如今工業(yè)生活中常見的通用變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）的電容由原本的小容量成長為現(xiàn)在的大容量，從簡單的開環(huán)系統(tǒng)到如今復雜的閉環(huán)系統(tǒng)，人們不斷的地嘗試應用變頻器，并享受它給人類社會帶來的便利。變頻器做為變頻調速裝置，常用于不便調速的電機上。同樣，潛油電泵做為油田深井抽油機的動力，無論出自于工藝的要求，還是節(jié)電的需要，使用變頻調速技術驅動，都感到大有益處。但由于過去所用的技術方案不甚理想，故應用面尚不太廣。本公司目前采用的技術方案是目前世界上的先進技術，具有較好的應用前景。
一、潛油電泵采用變頻技術調速驅動是其最佳傳動方案
潛油電泵是油井井下工作的多級離心泵，是一種較新的機械采油設備之一。油泵是長期連續(xù)工作于2~3km井下高溫、強腐蝕的惡劣環(huán)境中，由于深入油層，故工作效率較高，近年來油田應用愈加廣泛。其功率均不太大，一般在55~75kW之間，由于油井較深，為降低線路壓降，故其拖動電機沒有采用工頻而一般設計為1000伏級。該電壓屬中壓范疇，不高也不低。若降低電壓，則線路壓降太大，電機低效無法正常工作。若提高電壓，線路壓降雖小，但供電線路電纜及電機的絕緣問題突出，故障率高，維護困難，可靠性下降。因此，目前國內大部分油田采用的多是1140伏潛油電泵。隨著油井深度的增加，少量深井開始使用上至2300V的潛油電泵。
據調查結果，常見的主要問題是：
A、上電啟動時沖擊電流大，分布電感使系統(tǒng)內反壓過高，經常造成系統(tǒng)多部分絕緣損傷。
B、由于油井地質狀況變化較大，而電泵設計余量又往往偏大，尤其是井下液量不足時，泵產生的油壓過高，故縮短泵的使用壽命，其維修及更換幾率增加。
為解決上述問題，必須對油泵電機進行調速控制。采用交流變頻調速是目前最理想的措施。
其因如下：
A、VFD具備軟啟動功能，在啟動過程中，電機轉速隨著頻率變化而接近同步狀態(tài)升速，故反電勢及沖擊電流很小，絕緣易受破壞的問題出現(xiàn)幾率較低。
B、無論重載或輕載，系統(tǒng)的功率因數均較高，尤其在小負載狀態(tài)，無功功率大大減小，具有明顯的節(jié)電效果。
C、可按油井當前狀況調節(jié)出油量，使油井工作在最佳狀態(tài)。降低故障率的同時提高工作效率。
D、亦可組成壓力、溫度閉環(huán)系統(tǒng)，提高自動化程度及實現(xiàn)最佳控制。采用變頻調速后，對于富油油井，可以增產；對于貧油油井可以做到連續(xù)生產且減少停井次數并達到節(jié)能的目的；對含砂油井，可以減少卡泵次數，并可反轉排砂，延長電泵壽命；對于含氣油井，可提高轉速減少油氣分離不佳所致的氣鎖現(xiàn)象出現(xiàn)而增產增效；對于含蠟油井，可減少結蠟、結垢而降低管路堵塞次數；對于稠油油井，可低速大功率運行，減少停井次數并獲得可觀的節(jié)能效果。
二、過去采用的幾種變頻調速方案比較
2.1 采用工頻通用VFD
系統(tǒng)簡圖如下：
微能潛油電泵的變頻調速應用
本方案采用降壓、升壓變壓器及工頻電源下的通用VFD組成高－低－高方式達到油泵電機變頻目的。其優(yōu)點是簡單易行，缺點是系統(tǒng)過于笨重，尤其是輸出側變壓器尚須按最低工作轉速來設計，通用性不強或設計不可能合理。由于系統(tǒng)幾經變換，使效率降低。
2.2 采用普通低壓變頻（二電平）技術實現(xiàn)中壓變頻
系統(tǒng)簡圖如下：
微能潛油電泵的變頻調速應用
本方案采用低壓整流器，及低壓電容串聯(lián)，3300V高壓IGBT直接逆變?？刂品绞饺圆捎脗鹘y(tǒng)的正弦波脈寬調制。其優(yōu)點是系統(tǒng)組成簡單，其缺點是輸出的電壓波形為高壓矩形脈沖，即出現(xiàn)了難以解決的dv/dt問題，這對于長輸電線路的工況很不適宜，對電機同樣帶來絕緣問題，且輸出電流波形亦不理想，整機運行可靠性較低。由于3300V高壓IGBT應用尚不太成熟且價格昂貴，實用經濟效益亦是應用的瓶頸。
三、微能潛油電泵采用中壓VFD的技術解決方案
本是采用二極管箝位三電平技術，其系統(tǒng)簡圖如下：
微能潛油電泵的變頻調速應用
該技術自80年代始即被國外廠家應用并推廣。與二電平相比較，其輸出的電壓波形雖然仍為矩形脈沖所組成，但其脈沖幅值卻降低一倍，較好地解決了dv/dt高所帶來的絕緣及諧波等問題。
使VFD的輸出波形更接近正弦波。很好的解決了器件換流對電機絕緣造成的沖擊導致的絕流損傷、軸電壓對電機軸承的腐蝕以及傳導干擾、輻射干擾等諸多問題，降低漏電流及電機噪音。其缺點已基本克服，美中不足的是逆變元件的換流尚須由箝位二極管來保證，盡管其中點電壓浮動也是問題之一，系統(tǒng)也變得稍加復雜，但在幾十千瓦的VFD中，該不足之處并不構成價格限制因素。
