[发明专利]一种基于PWM的正弦脉冲原油电脱水电源及其产生方法

说明书

本发明涉及一种基于PWM的正弦脉冲原油电脱水电源及其产生方法。所述电脱水电源包括升压变压器、正向电力电子开关组、负向电力电子开关组及测量控制装置。所述测量控制装置分别与正向电力电子开关组、负向电力电子开关组、电流互感器、负载连接，用于根据电流互感器的采样信息，对当前脉冲宽度状态下的电流瞬时值进行判断，将电流瞬时值与电流阈值进行对比控制脉冲的开通关断，实现对负载进行供电，该基于PWM的正弦脉冲原油电脱水电源同时具有交流、直流和脉冲电场的特点，结构简单，成本低廉，控制容易且性价比较高。

技术领域

本发明涉及一种基于PWM的脉冲电源，特别是涉及一种基于PWM的正弦脉冲原油电脱水电源及其产生方法。

背景技术

在现有技术中的原油电脱水脱盐设备中存在三种电源形式，分别是高压交流电源、高压直流电源和高压脉冲电源。高压交流电源结构简单，虽然在不需要调节电压时很少有谐波产生，但是当需要利用可控硅进行调压时，谐波极其严重；高压直流电源由于需要进行整流，也同样会产生较大的谐波。

研究表明，高压脉冲电源是原油电脱水的最佳选择，高压脉冲电源最关键的技术就是高压脉冲产生单元，脉冲产生单元以开关变换器为核心进行电能转换，以实现电功率高压脉冲输出，除促使振荡聚结和偶极聚结外，同时还避免了电场中电流大幅度增加，利于平稳操作和节约电能。例如，本申请的申请人和发明人在其专利号为ZL200810119165.5、ZL200810119161.7及ZL200610008306.7的中国发明专利申请中，提出了采用几种高压脉冲电源给电脱水脱盐设备提供合适的脉冲电场。虽然，上述高压脉冲电源能够产生精确的高压脉冲，提高了电脱水脱盐效率。但是，由于高频高压脉冲电源主要由低压直流电源装置、大功率逆变装置、脉冲变压器装置、脉冲开关装置、电脱盐脱水负载、控制装置和检测装置等主要部分组成，导致电源结构复杂、设计和制造成本过高；工作时产生很大的谐波分量，在对谐波分量进行补偿又增加了设备的运行成本。总之，交流电源、直流电源和脉冲电源用于原油电脱水时，虽然各有优缺点，但是共同的缺点是谐波含量大。

理论研究和现场实践表明：在交流电场中，乳化液中的水珠发生振荡聚结和偶极聚结，因而，脱出水含油率较低；在直流电场中，乳化液中的水珠除发生偶极聚结外，电泳聚结起主导作用，因而，脱出油含水率较低；单极性脉冲电场除具有直流电场的特点外，同时还避免了电场中电流大幅度增加，利于平稳操作和节约电能。但不具有交流电源电脱水的优点。双极性脉冲电源具有交流电源电脱水的优点，但成本过高。

综上所述，交流电源、直流电源和脉冲电源用于原油电脱水时，各有优缺点。但共同的缺点是谐波含量大。因此，制作一台集交流、直流和脉冲电脱水电源优点于一身、成本低、谐波含量低的原油电脱水电源是石油石化行业非常有意义的期待。

发明内容

为克服上述现有技术中的缺陷与不足，本发明提供了一种集交流、直流和脉冲电脱水电源的优点于一身的原油电脱水电源，该原油电脱水电源具有成本低廉，设计巧妙，特别是谐波含量低等特点。

基于PWM的正弦脉冲原油电脱水电源脉冲产生方法：

如图7所示，U1为CPU，U2为比较器，U3为逻辑与门。

1、标准脉冲波频率和占空比的产生。根据现场原油特性和环境温度等参数确定脉冲波的频率和占空比导通时间t_on＝t₁-t₀，关断时间t_off＝t₂-t₁)，波形如图4中A＇所示，并存入计算机芯片U1中，通过CPU芯片U1运算和控制后直接输出送入U3芯片的A端。运算法则1：当U1输入端2为高电平时，芯片U1输出端1(U3的A输入端)与A＇信号相同。运算法则2：当U1输入端2出现下降沿时，CPU芯片将检测到该中断信号，然后立即关断控制脉冲A＇，并在当前控制脉冲周期的关断时间到来之前A＇都将持续关断，使电力电子开关组避免过流。