0　引言
        目前,许多油井的抽油机都是采用游梁式的抽油机。游梁式抽油机工作时,驴头悬点上作用的负载是变化的。即在上冲程时,驴头悬点需要提起抽油杆柱和液柱,电动机需要付出很大的能量;在下冲程时,抽油机杆柱转而对电动机做功CONTROL ENGINEERING China版权所有,使电动机处于发电状态。当抽油机未进行平衡时,上下冲程的负载极度不均匀,将严重影响抽油机的结构、减速器和电动机的效率和寿命。为此在抽油机的游梁尾部或曲柄上加有平衡重,减少电动机在上冲程时所需给出的能量,这样在抽油机的一个工作循环中,电动机有两个电动状态和两个发电状态,且转换较快。另外,上下冲程的速度又不同,给控制系统设计带来一定困难。
        随着变频技术的发展,变频器在抽油机上的应用越来越多,但由于普通变频器整流桥大多采用二极管或晶闸管整流,当电动机处于发电状态时能量不能直接回馈给电网,目前主要采取以下几种措施:
        （1）采用能耗电阻把再生能量释放掉www.cechina.cn,见图1中a部分。即采用分流电阻器RF 和开关管VB组成泵升电路,当再生电压大于直流母线规定的电压值,VB导通电能全部通过电阻释放掉。在目前大力提倡节约能源的今天,此种方法是非常不可取的。
        （2）增大直流母线滤波电容的容量,见图1中b部分。将再生能量储存起来,等电动机工作在电动状态时再释放给电动机做功,这种方法有利于节能,但电容储存的能量是有限的,因此在大容量负载或负载惯性较大时此种方法有些不妥。
        （3）另加一组逆变桥把多余的能量回馈电网,见图1中c部分。这种系统能够把多余的能量回馈给电网,但成本较高,控制较复杂www.cechina.cn,且故障率较高,对系统的维护较困难。

        从以上3种方法来看,都没有很好地解决能量回收问题,虽然采用变频器能够节约一部分能量,但效果都很不理想。更多的只是使控制系统功能增强CONTROL ENGINEERING China版权所有,工作方式更加灵活,保护更加完善。
        近几年,随着新一代电力元件（ IGBT模块）的迅速发展及变频技术日趋成熟,将PWM技术引入整流器的控制中,实现了网侧电流的正弦化,功率因数可以任意调整,能量可以双向传输（可实现四象限运行） ,因而真正实现了“绿色电能变换”。
        2006年,对辽河油田的部分油井进行变频改造,采用国际先进的AFE技术变频器,实现电动机四象限运行。经过一年多的运行实践,效果良好。
        1　AFE变频调速系统主电路结构简介
        变频调速系统主电路结构如图2所示www.cechina.cn,主要由输入电抗器、电容滤波器、可控整流器、逆变器等组成。

        从图1所示的主电路结构来看,由于整流桥在变频器的前端,又丰富了很多控制功能,同时具备了很多有源的控制特点（例如功率的控制） ,故称为有源前端AFE （ active front end） 。
        输入电抗器作为储能元件,使电感上的电压与电源上的电压的向量和高于电源电压,从而可以提高变频器直流母线上的电压值,为能量回馈制动做好准备;同时抑制由电源回路流入的浪涌电压和电流以及衰减由变频器产生的谐波电流。
        可控整流器是由3组SKiiP模块组成的三相全控桥,采用AFE自换向技术。由控制板对三相全控桥实行PWM控制,可实现能量在电源侧和直流侧的双向传输,同时系统可将电源侧的功率因数调整到任何希望的数值,且电源测的电流为近似完美的正弦波。内置的P ID控制器动态调整输入电流,使直流母线电压稳定在设定值上,