＊刘海龙 张奇志 闫梓涵

（1.西安石油大学电子工程学院 陕西 710065 2.陕西省油气井测控技术重点实验室 陕西 710065）

电动钻机平台的主要电力负载为各种类型的电动机，其功率分布在几千瓦到几千千瓦之间。目前这些电动机中，大功率电机如泥浆泵等已全部实现了变频驱动，而中等及以下功率电机如风机等负载，采用的都是电网直接驱动、定频恒速运行。现有科研成果可以证明，变频驱动可以节约能源20%以上[1]。为此，美国NOV公司于2020年推出的顶部驱动钻机，已经采用永磁同步电机进行调速运行[2]。然而现有钻机平台中MCC各负载仍然采用常规的定速运行，其原因主要有二：第一，目前的电动钻机智能化程度不高，各负载运行方式采用的仍是粗放式联动，未能实现多电机协调控制；第二，目前的变频器仍不理想，其效率和可靠性有待进一步提高[3]。深入研究安全可靠且高效的井场供配电技术能够为电动钻机智能化与智慧化发展提供重要的理论基础和技术支撑。

近年来学者们提出的基于Z源网络的逆变技术为井场供配电网络的优化设计提供了一种新的思路[4]。Z源逆变器具有独特的升压-降压能力，可以通过调整直通占空比来控制直流母线电压，并且其独特的上下桥臂直通特性，能提高系统的可靠性，因此在分布式发电、风力发电、燃料电池供电以及电机驱动等领域都有着广泛的应用前景[5]。理论上，将Z源网络引入电动钻机井场配电网络，设计相应的变频控制模块，既可以充分发挥Z源逆变器的优势，又可以提高系统的效率，降低系统能耗，增强系统的可靠性和安全性，对于电动钻机智能化和智慧化发展具有重要的现实意义。……