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我国境内开采的原油多为高凝点的石蜡基原油,随着运输过程中温度逐渐降低,原油中石蜡不断析出,原油粘度升高,流动性变差,在输油管壁形成结蜡现象,对运输效率造成了不良影响。超声波降粘技术可破坏石蜡晶体结构,原油降粘效果良好且不产生多余杂质。超声波电源是超声波降粘系统的重要组成部分,其性能对原油降粘效果至关重要。本文对超声波电源在原油降粘应用中的工作方式进行分析,研制可以应用于原油降粘的超声波电源。本文首先根据超声波原油降粘工况,并对原油降粘用换能器进行阻抗特性分析,明确超声波电源的技术指标并提出总体设计方案。以IGBT为功率元件、采用全桥逆变电路实现输出驱动换能器的高频交流电,其中逆变电路所需的直流电由不可控整流滤波电路输出;为了抑制逆变电路中IGBT关断时各极之间产生的浪涌电压,在各极之间并联瞬态电压抑制二极管防止IGBT被击穿。对IGBT的驱动要求进行探讨,设计具有隔离功能的驱动电路,使用迟滞比较器构成过流保护电路。以STM32F407为主控芯片设计超声波电源的控制系统,采用输出互补PWM信号模式驱动全桥逆变电路,并利用旋转编码器实现PWM信号的频率和占空比调节,由此实现对超声波电源的频率和功率的调节,以适应原油降粘过程中换能器因负载阻抗变化而导致的频率漂移。换能器在谐振频率下工作时的等效负载是容性,利用交流电直接驱动将产生大量无用功,导致换能器的热损,影响换能器的工作寿命。建立换能器的等效电路模型,根据阻抗分析结果设计调谐匹配电路,在仿真平台Saber中建立超声波电源模型,进行调谐匹配仿真分析。针对换能器在原油降粘过程中的匹配失谐现象,研制可调匹配电感,实现电感的无级连续调节。此外,根据阻抗匹配原理,对高频变压器进行详细设计。最后,本文对超声波电源进行测试,在示波器上得到电源各环节的输出波形,对比串联调谐匹配和LC型匹配网络,测试结果表明LC型匹配的调谐效果更佳且具有滤波功能。使用本文研制的超声波电源驱动换能器进行原油降粘实验,对比分析超声波处理前后的原油粘度,发现超声波能够有效降低原油粘度。