本实用新型属于原油脱水技术领域，具体涉及一种矩形波原油脱水电源系统。
背景技术：
目前，在当前中国经济的迅速腾飞的局面下，能源需求也在不断增长。石油作为“工业的血液”，在我国能源结构中具有不可替代的地位。而在现有的各种破乳脱水工艺中，电脱水法具有脱水效率高、响应快、能耗低、污染小等优点，因此在世界范围内获得广泛应用。
在电脱水法中，正弦交流电脱水具有电路结构简单、设备成本低的优点，相比于其他脱水方法，其具有较高的可靠性。同时，正弦交流电脱水的外电场方向高频交变，很难对脱水罐等器材造成腐蚀。然而，由于施加在电极上的电压波形为正弦波，最大电场强度只有在波峰波谷处出现，因此，现有技术中h4桥的矩形波交流电脱水方法，其具有高频交变的脉冲式输出电场，脱水效率较高，能量利用率高，因此得到了广泛的应用。然而，由于其输出电压幅值在几十伏到一百伏之间，无法应用于高电压、大功率工作场合，且其输出电压波形为近似于矩形波，会导致脱水电场不稳定，能量利用率低，从而降低脱水效率。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种矩形波原油脱水电源系统解决了现有技术存在的问题。
为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种矩形波原油脱水电源系统，包括变压器t，所述变压器t包括一次侧n1和二次侧n2；
所述二次侧n2的两端分别与输出电阻r1的两端连接，所述一次侧n1的一端分别与开关管s5的发射极、开关管s3的集电极和二极管d7的正极连接，所述一次侧n1的另一端分别与开关管s6的发射极、开关管s4的集电极和二极管d8的正极连接，所述开关管s3的发射极分别与开关管s4的发射极、电容c0的一端、电容c1的一端、二极管d0的正极、二极管d4的正极、二极管d5的正极和二极管d6的正极连接，所述开关管s5的集电极分别与二极管d8的负极和开关管s1的发射极连接，所述开关管s6的集电极分别与二极管d7的负极和开关管s2的发射极连接，所述开关管s2的集电极分别与开关管s1的集电极、电容c1的另一端和电感l0的一端连接，所述电感l0的另一端分别与开关管vt0的源极和二极管d0的负极连接，所述开关管vt0的漏极分别与电阻r0的一端、开关k0的一端和电容c0的另一端连接，所述电阻r0的另一端分别与开关k0的另一端、二极管d1的负极、二极管d2的负极和二极管d3的负极连接；
所述二极管d1的正极分别与熔断器fu1的一端和二极管d4的负极连接，所述二极管d2的正极分别与熔断器fu2的一端和二极管d5的负极连接，所述二极管d3的正极分别与熔断器fu3的一端和二极管d6的负极连接，所述熔断器fu1的另一端、熔断器fu2的另一端和熔断器fu1的另一端与三相电路的a相、b相和c相一一对应连接。
进一步地，所述开关管vt0为功率开关管。
进一步地，所述开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4、开关管s5和开关管s6均为全控型开关管。
进一步地，所述二极管d7和二极管d8均为耐高压续流二极管。
本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型通过使用6个开关管构建h6逆变电路，使电路的输出电压具有更高的可靠性，且电压波形为单相矩形波，形成的脱水电场更加稳定。
(2)本实用新型实现了原油脱水电源所需的交流电场，并且频率和幅值可调，能够适应因油与水结合度不同而造成的脱水困难问题，提高了原油脱水的效率。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种矩形波原油脱水电源系统电路结构图。
图2为本实用新型提出的控制策略示意图。
图3为本实用新型的工作状态一示意图。
图4为本实用新型的工作状态二示意图。
图5为本实用新型的工作状态三示意图。
图6为本实用新型的工作状态四示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。
如图1所示，一种矩形波原油脱水电源系统，包括变压器t，所述变压器t包括一次侧n1和二次侧n2；
所述二次侧n2的两端分别与输出电阻r1的两端连接，所述一次侧n1的一端分别与开关管s5的发射极、开关管s3的集电极和二极管d7的正极连接，所述一次侧n1的另一端分别与开关管s6的发射极、开关管s4的集电极和二极管d8的正极连接，所述开关管s3的发射极分别与开关管s4的发射极、电容c0的一端、电容c1的一端、二极管d0的正极、二极管d4的正极、二极管d5的正极和二极管d6的正极连接，所述开关管s5的集电极分别与二极管d8的负极和开关管s1的发射极连接，所述开关管s6的集电极分别与二极管d7的负极和开关管s2的发射极连接，所述开关管s2的集电极分别与开关管s1的集电极、电容c1的另一端和电感l0的一端连接，所述电感l0的另一端分别与开关管vt0的源极和二极管d0的负极连接，所述开关管vt0的漏极分别与电阻r0的一端、开关k0的一端和电容c0的另一端连接，所述电阻r0的另一端分别与开关k0的另一端、二极管d1的负极、二极管d2的负极和二极管d3的负极连接；
所述二极管d1的正极分别与熔断器fu1的一端和二极管d4的负极连接，所述二极管d2的正极分别与熔断器fu2的一端和二极管d5的负极连接，所述二极管d3的正极分别与熔断器fu3的一端和二极管d6的负极连接，所述熔断器fu1的另一端、熔断器fu2的另一端和熔断器fu1的另一端与三相电路的a相、b相和c相一一对应连接。
所述开关管vt0为功率开关管，所述开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4、开关管s5和开关管s6均为全控型开关管，所述二极管d7和二极管d8均为耐高压续流二极管。
如图2所示，本实用新型的控制策略为：检测电容c1两端的电压u1，将电压u1与参考电压uref进行比较，得到误差电压信号ucref；将误差电压信号ucref输入系数为pi的外环比例控制器中进行调制，得到第一调制信号ucontrol_1；将第一调制信号ucontrol_1与单极性三角波载波ucarrier送入比较器进行比较，得到开关管vt0的驱动信号，根据驱动信号，并通过pwm驱动对开关管vt0进行控制。
检测一次侧n1一端的电流i1，将电流i1与参考电流iref进行比较，得到误差电流信号icref，将误差电流信号icref输入系数为kp的外环比例控制器中进行调制，得到第二调制信号ucontrol_2，将第二调制信号ucontrol_2与单极性三角波载波ucarrier送入比较器进行比较，得到开关管s1-s6的驱动信号，根据驱动信号，并通过pwm驱动对开关管s1-s6进行控制。
在本实施例中，本实用新型拥有4种工作状态，具体如下。
工作状态一
如图3所示，当电流i1>0，开关管s5导通，开关管s2、开关管s3和开关管s6关断时，开关管s1和开关管s4按照相同的驱动信号导通。此时，h6桥逆变电路输入电压e、开关管s1、开关管s5、一次侧n1和开关管s4构成正向充电闭合回路，电流i1对一次侧n1进行正向充电，电流i1处于增加状态，变压器t的二次侧n2输出电压uout＝kne，kn表示变压器t绕组的匝数比。
工作状态二
如图4所示，当电流i1>0，开关管s5导通，开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4和开关管s6关断时，h6桥逆变电路输入电压e、二极管d8、开关管s5和一次侧n1构成正向放电闭合回路，一次侧n1对电路进行正向放电，电流i1处于减小状态，变压器t的二次侧n2输出电压uout＝0。
工作状态三
如图5所示，当电流i1<0，开关管s6导通，开关管s1、开关管s4和开关管s5关断时，开关管s2和开关管s3按照相同的驱动信号导通；此时，h6桥逆变电路输入电压e、开关管s2、开关管s6、一次侧n1和开关管s3构成反向充电闭合回路，电流i1对一次侧n1进行反向充电，电流i1处于增加状态，变压器t的二次侧n2输出电压uout＝-kne。
工作状态四
如图6所示，当电流i1<0，开关管s6导通，开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4和开关管s5关断时，h6桥逆变电路输入电压e、二极管d7、开关管s6和一次侧n1构成反向放电闭合回路，一次侧n1对电路进行反向放电，电流i1处于减小状态，变压器t的二次侧n2输出电压uout＝0。
本实用新型通过使用6个开关管构建h6逆变电路，使电路的输出电压具有更高的可靠性，且电压波形为单相矩形波，形成的脱水电场更加稳定。本实用新型实现了原油脱水电源所需的交流电场，并且频率和幅值可调，能够适应因油与水结合度不同而造成的脱水困难问题，提高了原油脱水的效率。
1.一种矩形波原油脱水电源系统，其特征在于，包括变压器t，所述变压器t包括一次侧n1和二次侧n2；
所述二次侧n2的两端分别与输出电阻r1的两端连接，所述一次侧n1的一端分别与开关管s5的发射极、开关管s3的集电极和二极管d7的正极连接，所述一次侧n1的另一端分别与开关管s6的发射极、开关管s4的集电极和二极管d8的正极连接，所述开关管s3的发射极分别与开关管s4的发射极、电容c0的一端、电容c1的一端、二极管d0的正极、二极管d4的正极、二极管d5的正极和二极管d6的正极连接，所述开关管s5的集电极分别与二极管d8的负极和开关管s1的发射极连接，所述开关管s6的集电极分别与二极管d7的负极和开关管s2的发射极连接，所述开关管s2的集电极分别与开关管s1的集电极、电容c1的另一端和电感l0的一端连接，所述电感l0的另一端分别与开关管vt0的源极和二极管d0的负极连接，所述开关管vt0的漏极分别与电阻r0的一端、开关k0的一端和电容c0的另一端连接，所述电阻r0的另一端分别与开关k0的另一端、二极管d1的负极、二极管d2的负极和二极管d3的负极连接；
所述二极管d1的正极分别与熔断器fu1的一端和二极管d4的负极连接，所述二极管d2的正极分别与熔断器fu2的一端和二极管d5的负极连接，所述二极管d3的正极分别与熔断器fu3的一端和二极管d6的负极连接，所述熔断器fu1的另一端、熔断器fu2的另一端和熔断器fu1的另一端与三相电路的a相、b相和c相一一对应连接。
2.根据权利要求1所述的矩形波原油脱水电源系统，其特征在于，所述开关管vt0为功率开关管。
3.根据权利要求1所述的矩形波原油脱水电源系统，其特征在于，所述开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4、开关管s5和开关管s6均为全控型开关管。
4.根据权利要求1所述的矩形波原油脱水电源系统，其特征在于，所述二极管d7和二极管d8均为耐高压续流二极管。
技术总结