电压源型变频器在海洋石油平台的应用
（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057）
摘 要：伴随着我国海洋能源开采技术的高速发展，促进了大量新型电气设备在海上石油平台的普遍应用，其中采油电潜泵，油气外输泵，国产大功率天然气压缩机的发展和应用大大提高了海洋能源的开采效率，特别是将变频调控技术应用到海上平台生产处理流程中，其安全性和稳定性得到充分利用，文章主要阐述了电压源型变频器在海上平台的应用现状，并描述了其应用的优点和趋势，以供参考。
关键词：电气自动化、变频器基本原理、电压源型变频器1.变频器的基本原理介绍1.1 交流电机调速基础根据电机转速和频率，极对数之间的关系公式，交流异步电动机旋转磁场转速公式如下：
（式 1－1）
式中：
n 1 －异步电机旋转磁场转速，即同步转速
P－异步电机绕组极对数
f 1 －异步电机所通三相交流电频率
但是，电机转速（转子转速）n 比同步转速略小的。这就是为什么我们总是称之为“异步”，磁场转速与转子转速之差与磁场转速之比称为转差率，即：
（式 1－2）
所以：
（式 1－3）
从上面的公式我们不难看出，若要改变电机转速，只要调节极对数 P、转差率 S 或频率 f 三个变量，就可以达到调速。那么，我们就可以得出以下 3 种方法去改变电机转速：
改变电机的极对数 P
属于有级调速，但是由于极对数一般都是固定的，因此应用场合较少。
改变电机的转差率 S
这种调速方式系统结构简单，效率比较低，运用在一定的场合。
改变电机的频率 f
这个是目前采取调速最多的一种方式，做成交流调速系统，最有发展前途的一种调速模式。
1.2 变频器调速的基本控制方式
根据上面的公式(1-3)，我们不难看出，可以通过改变异步电动机的频率，来改变它的转速，实现所需的调速运行。
对异步电动机进行调速时，必须要使得电动机的主磁通保持不变，这主要有以下原因：
磁通太小，铁心利用不充分，在同样的转子电流下，电动机转矩变小小，电动机的负载能力会下降。
磁通太大，则处于过励磁状态，使励磁电流过大，限制了定子电流的负载能力，负载能力也会下降。
因此，我们的目的就是要保持主磁通恒定。
三相异步电动机定子每相电动势的有效值为：
（式 1－4）
式中：
E 1 －定子每一相由气隙磁通感应的感应电动势f 1 －定子的频率，也就是常使用的电网频率，该频率可调N 1 －定子每相绕组的匝数Φ m －磁通量所以有：
（式 1－5）
由上式可见，Φ m 磁通量的值是受到 E 1 和 f 1 的比值大小的影响，当我们对其参数进行改变时，就能让磁通量Φ m 保持额定值不变。然而在现实中，由于 E 1 难于直接检测和直接控制，在忽略定子的漏阻抗压降的情况下，可以大约保持定子相电压 U 1 和频率 f 1 的比值是一个固定的常数就可以了。
因此，运转中的电气设备可以通过这样的变频系统，即改变电压频率均可调节的供电电源，就能实现 VVVF（Variable Voltage VariableFrequency）调速控制，以达到我们实际工况的各种要求。
2.交直交变频器的构成
变频器基本构成
变频器的基本电路结构如图所示，由主电路（整流器、中间直流环节、逆变器）和控制电路两大部分组成。
3.海上平台生产设备现状
3.1 天然气处理流程—压缩机
天然气压缩机在气田平台中主要有三个用途：低压气的回收和天然气的中间过程的加压和外输气的输送在一些边际油气田或随着气田压力的下降，往往要对气井流出气进行增压以便后级流程的处理。增压压缩机也常被用于长输送管线的中间增压。中间加压采用的是两级往复式压缩机，外输压缩机采用的是单级往复式压缩机，回收气采用的是两级螺杆式压缩机和两级往复式压缩机。处理天然气的压缩机功率都相对较大，一般需要大功率电机进行带载，甚至某些压缩机功率超过 2000KW，由于身天然气本身性质以及生产工艺流程需要，需要频繁对这些生产流程中的压缩机进行转速调整，以达到持续稳定生产的目的。 也就是说海上平台压缩机在经常变换负荷或者短时间高载，轻负载的状态，负载状态随时会因为生产工况而进行调整，这样采用变频调控技术的作用就能体现了，那就是可以随时调节转速从而调节天然气的生
