1引言

青海油田，地處青海與新疆、甘肅的交界處，中國四大盆地之一的柴達木盆地上，海拔接近3000m，是世界上海拔最高的油田。這里地質、氣候條件十分艱苦，頭頂上是終年皚皚白雪的昆侖山脈，腳下是寸草不生的沙漠與鹽堿灘，經常起沙塵暴，風沙肆虐。

在這種環境下應用變頻器，對其要求就比較苛刻:
（1）要能經受海拔高、高原缺氧的考驗。一般規定變頻器的海拔高度在1000m以下，現在是3000m，變頻器要降級使用，要比電機高出一檔，保證其器件的可靠工作。
（2）高原氣候，晝夜溫差大，特別在冬天，可相差20～30℃，有可能凝露或結霜。
（3）要能經受風沙的侵襲。在這里，特別是春秋天，經常起沙塵暴，狂風卷積著黃沙肆虐橫行，刮起來幾十米就看不清東西。
（4）油田大部處于鹽堿地，腐蝕性比較強。變頻器內的元器件要能經受鹽堿性氣候的影響，防止生銹，造成接觸不良而出現故障。

2采取的應對措施

針對這些情況，筆者對變頻器作了很多防護措施，保證其可靠的運行:
（1）對野外工作的設備，作專門的鐵皮房加以防護。鐵皮房作成兩層的，中間加保溫材料。夏季防熱，冬季保溫，防止變頻器因溫差過大而結霜、凝露。
（2）對變頻器的冷卻風扇采用溫控儀控制，在溫度低于設定溫度時停止運行，既防止了低溫下風扇冷卻造成的溫度下降，又延長了風機的使用壽命。
（3）對鹽堿地腐蝕性較強的問題，采取噴涂絕緣清漆的方法，使接線端子與外界腐蝕性氣體隔絕，防止氧化、生銹，造成接觸不良而工作不穩定。
（4）針對1140V電壓等級，采用三電平控制方式，改善了輸出波形，對保護電機絕緣很有利，同時也降低了主電路成本。

3中壓三電平變頻器的工作原理及特點

3.1變頻器的調速原理
由三相異步電動機的轉速公式告訴我們:
n=60f（1－s）/p
式中，n－電動機的轉速;
　F－供電頻率;
　P－電機的極對數;
　S－電機的轉差率。
在該式中，若保持p（極對數）、s（轉差率）不變，平滑的改變電機的供電頻率f，則電機轉速n=kf（k為比例系數），即可得到平滑的改變，這就是變頻調速的工作原理。
3.2中壓三電平電路
由于現場工作電壓比較高，為中壓1140V,采用普通的變頻器顯然不合適，而采用高壓模塊，代價又較高，且對于高壓電機而言，良好的波形，對其絕緣及耐壓都是必須的，普通的兩電平電路顯然不能適應這一要求。
為了適應電壓等級及負載的要求，采用了三電平電路或稱中點箝位電路，如圖1所示。

圖1三電平變頻器主電路圖
其中主電路每相接有四只IGBT，串聯承擔全部的電壓，三相交流電壓經全波整流后變成直流電壓，由單片機控制四只IGBT的導通與截止，形成SPWM的交變輸出。為抑制IGBT交變過程中的電壓突變，采用了中點箝位電路，有兩只快恢復二極管串聯組成箝位二極管，其中心點與濾波電容的中心點相連接，組成本電路的中心點（三電平的中心電平）。其輸出波形如圖2所示。

圖2三電平波形圖
從圖2中可看出，相電壓為三電平，線電壓為五電平，因此它不但能輸出較高的電壓，而且能降低輸出諧波和電壓變化率（dv/dt），良好的波形正是本電路的特色。
3.3輸入電壓的穩定
在變頻器的主控板上，有一個給單片機供電的電源，從電網中取得電壓經變壓器變壓后，經整流、濾波后得到直流電壓，以U0表示，該電壓正比于電網電壓，在此裝有一個分壓器，其電壓Ut正比于U0，將Ut值送單片機處理，令U0的額定值對應的Ut值為1，電網向上波動時，Ut>1,電網向下波動時，Ut<1,CPU在計算PWM波的脈寬時，要乘上因子1/Ut,這就達到了穩定輸入電壓的目的。設備在油田的實際運行當中，當電網側電壓波動 10時，電機側測不到電壓的波動，說明Ut補償效果明顯。
3.4性能特點及應用場合
（1）性能特點
主電路拓撲結構合理、先進，主電路采用的是三電平結構，用低壓器件就可實現中壓逆變，可靠性高;
輸出波形好，相對兩電平電路而言，由于輸出電平多，輸出側又接有LC低通濾波器，所以dv/dt小，電機運行無噪音、相對無振動，普通電機就能使用，且不必降額;
對電網側的電壓波動有良好的穩壓作用;
啟動電壓可以補償。若輸出端接有長電纜，電纜上的電壓損耗可得到最佳的補償;
內置PI調節器，可開/閉環運行;
柜內設有工頻/變頻切換控制開關，二者之間有互鎖功能。
（2）適用場合
本型號主要為泵類、風機類負載而設計，節能效果明顯。其典型應用場合如:油