党存禄，张磊，鄢家财，尹晓霈

（1.兰州理工大学 电气工程与信息工程学院，甘肃 兰州 730050；2.甘肃省工业过程先进控制重点实验室，甘肃 兰州 730050）

目前，我国在石油钻采工程上大量使用电驱动钻机，替代效率低下的机械钻机，而石油钻机系统一般都是应用于公共电网所不及的沙漠、海洋和陆地，其动力配备主要由柴油发电机组来提供［1］。晶闸管装置和变频器的存在使得石油钻机电驱动系统含有大量的谐波，而工业区、辅助设备和生活楼照明需要良好的正弦波，所以对石油钻机电驱动系统（小电网）的谐波进行分析和抑制显得尤为重要，以便于提高小电网系统的电能质量。石油钻机电驱动系统可分为SCR（直流）传动系统和VFD（交流）传动系统［2］，本文主要是针对VFD（交流）电驱动系统进行谐波分析。

1 VFD电驱动系统组成及工作原理

ZJ50DB石油钻机电驱动系统的结构框图如图1所示，三相600V交流母线左侧为系统的动力源，由4台柴油发电机组并联组成，600V交流母线右侧为负载侧，分别连接着7台VFD变频传动控制系统，对应驱动钻井设备（1＃泥浆泵、2＃泥浆泵、绞车和转盘），还连接着1台动力变压器（600V／400V）为井场设备和照明设备供电。从图1可以看出，由2台变频电动机（同轴连接）驱动的1＃泥浆泵、2＃泥浆泵和绞车，分别对应2台VFD变频传动系统控制，2套变频传动系统采用主从控制方式，转盘电动机由1台VFD变频传动系统驱动。

VFD变频控制系统是将小电网AC 600V交流电（正弦波）先用晶闸管或二极管整流成直流电，经大容量电容器滤波，再用电力电子器件IGBT完成逆变过程，得到AC 600V、频率5～60Hz可调的交流电，驱动泥浆泵、绞车、转盘和顶驱的交流变频电机，满足钻井工艺要求的调速控制。……