大功率超声波解堵工艺技术是近年来发展起来的一种油井增产新技术,该技术通过声波处理生产油井、注水井及近井油层,从而解除采油井、注水井的堵塞,对于提高中后期油井的产量及油田采收率具有重要意义。在超声波解堵工艺中,大功率超声波电源作为关键设备,其性能的优劣直接关系到解堵的成功与否。因此研究大功率超声波电源具有重要意义和良好的市场价值。针对超声波解堵电源在输出功率、输出频率和频率跟踪等方面存在的问题进行了研究和改进。采用级联多电平逆变实现输出波形为阶梯波,在保证较大输出功率的同时大大减少了谐波含量;根据IGBT和MOSFET的导通特性和开关特性,采用MOSFET辅助IGBT软开关方案,大大减少了高频情况下的导通损耗和关断损耗,提高了IGBT的开关频率和系统效率;采用电流搜索式和锁相环式相结合的频率跟踪技术,频率跟踪范围大、精度高,保证了逆变器工作频率对负载谐振频率的同步跟踪,大大提高了系统的稳定性。设计了以三个H桥逆变单元级联拓扑结构为主的主电路,通过对比和计算,确定了主电路中器件选型;完成了以TMS320LF2407A为核心的硬件控制系统,包括三相控制、功率管驱动、相位检测、采样保护等电路;在硬件设计基础上,采用改进等宽方波调制策略,编写相移PWM控制程序;设计了电流搜索式和锁相环式相结合的粗精结合的频率跟踪程序;在论证分析各种调功方案后,编写基于PID算法的闭环功率调节程序。在方案论证和电路设计的基础上了进行仿真和实验,仿真结果表明,本设计可以大大提高超声波电源输出电压和功率,减少输出谐波含量和开关管的功率损耗,提高开关管的工作频率;在实验室条件下研制小功率的两H桥逆变单元级联模拟装置,实验结果表明,本设计能够较好地实现换能器频率的自动跟踪,有效的避免失锁,明显提高换能器的工作效率,降低了超声波电源的功率损耗。