多绕组电机驱动系统、变频电驱系统、泵送系统及设备的制作方法

1.本发明涉及油气田压裂领域，具体地，涉及多绕组电机驱动系统、变频电驱系统、泵送系统、压裂设备以及井场设备。


背景技术：

2.鉴于全球的油气开发设备正朝着“低能耗、低噪音、低排放”的方向发展，以柴油发动机作为动力源的传统压裂设备已经被以电动机作为动力源的电驱压裂设备取代。在现有的电驱压裂设备或含有诸如压裂设备、泵送设备或固井设备等的井场设备中，使用变频器驱动电动机，电动机驱动柱塞泵进行工作以将诸如压裂液、水泥浆或泵送液体等加压后送入地下。针对电动机通常采用的驱动方案是：变频器中的功率器件(例如逆变单元、或者整流单元和逆变单元的组合)与电动机电气连接以向该电动机提供变频电流，从而实现驱动该电动机的目的。其问题在于，即使电动机有多路线圈绕组，也是针对电动机的多路线圈绕组而整体地提供变频电流的，因此，如果电动机中任意一路线圈绕组出现问题，那么整个电动机将无法正常工作，此外，由于变频器只有单一的功率器件(例如igbt(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极型晶体管)等)，一旦该功率器件出现问题，电动机也将无法正常工作。
3.另外，对于现有的电驱压裂设备等，目前的供电设施的输出电压通常不低于10kv(例如在中国，配电网的供电电压主要是10kv/50hz；在美国等地方，常见的发电机电压是13.8kv/60hz)，而电驱压裂设备等的常规变频器中的功率器件(例如igbt、igct(integrated gate commutated transistor：集成栅级换流晶体管)、二极管、scr(silicon controlled rectifier：可控硅整流器)、gtr(giant transistor：电力晶体管)、gto(gate turn-off transistor：栅级可关断晶体管)、iegt(injection enhanced gate transistor：注入增强栅极晶体管)等)的耐受电压和耐受电流有限，无法承受来自供电设施的高电压大电流的输出，即，无法直接连接到供电设施进行使用。于是，需要经过变压器来调整电压。即，如图1中的(b)所示，常规变频器需要利用变压器而间接地连接到供电设施，通过该变压器将供电设施的高输出电压(10kv以上)降低至常规变频器的低输入电压(6.6kv以下)，然后常规变频器中的功率器件与电动机电气连接以驱动该电动机。进一步地，如图1中的(a)所示，现有的电驱压裂设备(电驱压裂设备(1)、电驱压裂设备(2)、电驱压裂设备(3)、......)经由变频器橇(变频器橇(1)、变频器橇(2)、......)电气连接至供电设施，每个变频器橇上设置有至少一个变频器，所述至少一个变频器可以与由该变频器橇驱动的多个电驱压裂设备在数量上一致。通常由于变频器包含变压器，体积及重量都较大，因此变频器需要与电驱压裂设备中的电动机分开而单独放置着。所带来的问题是：变频器和电动机相隔一定距离，电动机和变频器之间有较多的接线需要整机生产厂家或者现场作业人员进行连接。而且，谐波污染导致接线大量发热，热量会传导至电动机；另外，谐波污染也会直接导致电动机的附加功率损耗和发热。这都会导致电动机的绝缘材料老化，电动机寿命缩短，以及电动机的散热能力不足，使得电动机容易损坏。较多的接线也导致了占地面积
的扩大化以及设备生产或井场布置的复杂化。
4.现有技术中，也存在有将变压器设置于变频器之外的情况，此时变频器橇可以包含变压器和变频器两大部分。此外，现有技术中还存在有让多个变频器共用变压器和/或整流单元的情况。这些情况也都存在着因为含有变压器而带来的问题。


技术实现要素：

5.要解决的技术问题
6.本发明是鉴于上述状况而被研发出来的，本发明的一个目的是提供一种多绕组电机驱动系统。在所述多绕组电机驱动系统中，电机具有相互独立的多路线圈绕组，并且所述多路线圈绕组中的各者由功率单元分别驱动。藉此，当任一路发生故障时，多绕组电机驱动系统仍能继续工作，可靠性得到了很大提高。此外，所述功率单元可以与所述电机分离地布置着，也可以至少部分地集成于所述电机上。
7.本发明还提供了含有上述多绕组电机驱动系统的泵送系统、含有该泵送系统的压裂设备或泵送设备或固井设备、以及含有该压裂设备或泵送设备或固井设备的井场设备。
8.本发明的另外一个目的是提供一种能够取消变压器的变频电驱系统。该变频电驱系统包括电机以及直接电气连接至供电系统且用于驱动所述电机的功率单元。这样的变频电驱系统解决了现有技术中因含有变压器而存在的各种问题。例如，由于所述功率单元无需变压器而直接电气连接至供电系统，因此减小了体积和重量，就可以集成于所述电机上。
9.本发明还提供了含有上述变频电驱系统的泵送系统、含有该泵送系统的压裂设备或泵送设备或固井设备、以及含有该压裂设备或泵送设备或固井设备的井场设备。
10.解决问题的技术方案
11.为了实现上述目的，本发明的一个实施方式提供了一种多绕组电机驱动系统，其包括电机和功率单元。所述电机具有相互独立的多路绕组。所述功率单元包括整流单元和多个逆变单元，所述多个逆变单元在数量上与所述电机的所述多路绕组一一对应，各个所述逆变单元对所述电机的所述多路绕组之中的相应一者供电。
12.本发明的一个实施方式提供了一种泵送系统，其包括上述多绕组电机驱动系统，并且还包括至少一台柱塞泵。所述柱塞泵由所述电机驱动。所述柱塞泵与所述多绕组电机驱动系统集成安装在一起。所述柱塞泵的传动输入轴可以与所述电机的传动输出轴直接地机械连接。可供替代地，所述电机的传动输出轴可以经由离合器或联轴器与所述柱塞泵的传动输入轴间接地机械连接。
13.本发明的一个实施方式提供了一种压裂设备，其包括上述泵送系统，并且还包括设置于所述柱塞泵的一侧处的上液管汇、设置于柱塞泵的一个或两个端部处的排出管汇、以及用于向所述压裂设备供电的供电电源。
14.本发明的一个实施方式提供了一种井场设备，其包括上述压裂设备。工作液体可以是压裂液。所述上液管汇将压裂液提供至所述柱塞泵中，所述柱塞泵将压裂液加压，经由所述排出管汇送出到地层，以压裂地层。
15.本发明的一个实施方式提供了一种井场设备，其包括泵送设备、上液管汇、排出管汇和供电电源。所述泵送设备包括上述泵送系统。工作液体可以是泵送液体。所述上液管汇将泵送液体提供至所述柱塞泵中，所述柱塞泵将泵送液体加压，经由所述排出管汇送出到
井下，以泵送井下工具。
16.本发明的一个实施方式提供了一种井场设备，其包括固井设备、上液管汇、排出管汇和供电电源。所述固井设备包括上述泵送系统。工作液体可以是水泥浆。所述上液管汇将水泥浆提供至所述柱塞泵中，所述柱塞泵将水泥浆加压，经由所述排出管汇送出到井内，由此通过水泥浆固定井筒。
17.为了实现上述目的，本发明的一个实施方式提供了一种变频电驱系统，其包括：电机；以及直接电气连接至供电系统且用于驱动所述电机的功率单元。所述功率单元包括直接电气连接至供电系统的整流单元和电气连接至所述整流单元且对所述电机进行驱动的逆变单元。所述整流单元采用三相整流电路，所述三相整流电路的每一相的上臂及下臂分别由整流模块构成，各所述整流模块包括多个串联的整流器件。
18.本发明的一个实施方式还提供了包括上述变频电驱系统的泵送系统、压裂设备、固井设备及井场设备。
19.本发明的有益效果
20.在本发明的多绕组电机驱动系统中，采用了一种具有相互独立的多路绕组的电机，并且采用了一种通过将整流单元与逆变单元以特定方式组合以对电机的不同绕组分别进行驱动的功率单元。藉此，当任一路发生故障时，多绕组电机驱动系统能够继续工作，可靠性得到了很大提高。因此，多绕组电机驱动系统具有系统效率高、性能优良等优点。
21.另外，在本发明的多绕组电机驱动系统中，可以采用移相变压器来代替用于常规变频器的变压器。利用所述移相变压器，可以通过相位偏移来消除谐波，还可以通过调整电压来得到所需的输出电压值。在不需要变压器的情况下，移相变压器可以仅起到移相的作用。
22.此外，本发明可以通过采用使用了串联分压结构的整流单元，使得功率单元的输入线无需经由变压器而是可以直接电气连接到供电设施，实现了高压(本发明中，高压例如是高于3kv的电压等)变频电驱一体化的高压变频控制，解决了现有技术中的高压变频器输出距离受限、输出电缆对周围设备产生干扰等问题，也避免了长距离电平供电造成的电机端电压尖峰过大导致的电机绝缘老化甚至击穿的情况的发生。此外，本发明由于取消了变压器，因而功率单元的重量和体积较小，可以将功率单元集成于电机上，有效地缩短了功率单元的输出线。这与常规变频器必须跟电机分开放置的技术方案相比，节省了整机布局的占用空间，具有结构紧凑的优点。另外，本发明可以将功率单元中的一部分(例如逆变单元)集成于电机上，其他部分(例如整流单元等)放置在电机之外，这就能够在减少了整机布局的占用空间的同时，还兼顾了重量和空间的均衡分布，以防发生局部的重量过重或尺寸过大。
23.在本发明的多绕组电机驱动系统中也可以同时采用使用了串联分压结构的整流单元。利用多绕组电机解决了当任一路出现故障时其他路依然可以运行的问题。利用整流单元中的串联分压结构还可以取消现有技术中的变频器中的变压器，进而可以实现功率单元与电机的集成化。
24.注意，这里所记载的效果仅是说明性的而非限制性的，并且本发明可以具有其他效果。
附图说明
25.图1中的(a)示出了现有的电驱压裂设备经由变频器橇与供电设施之间的电气连接模式。
26.图1中的(b)示出了现有的常规变频器的构造以及由该常规变频器驱动的电动机的示意性框图。
27.图2a示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统的第一实施例的示意性框图。
28.图2b示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统的第二实施例的示意性框图。
29.图2c示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统的第三实施例的示意性框图。
30.图3示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统中的多绕组电机驱动系统的第一示例。
31.图4a示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统中的多绕组电机驱动系统的第二示例。
32.图4b示出了图4a所示的多绕组电机驱动系统中的多个逆变单元与电机的相应绕组的电气连接的电路示意图。
33.图4c示出了图4a所示的多绕组电机驱动系统中的整流单元和多个逆变单元的电气连接的电路图。
34.图4d示出了图4c中的滤波单元和逆变单元的局部放大图。
35.图5a示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统中的多绕组电机驱动系统的第三示例。
36.图5b示出了图5a所示的多绕组电机驱动系统中的多个逆变单元与电机的相应绕组的电气连接的电路示意图。
37.图5c示出了图5a所示的多绕组电机驱动系统中的整流单元和多个逆变单元的电气连接的电路图。
38.图5d示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统中的多绕组电机驱动系统的第四示例。
39.图6示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统的第四实施例的示意性框图，其中在多绕组电机驱动系统的整流单元的输入侧设置有移相变压器。
40.图7a示出了根据本发明第二实施方式的含有本发明的泵送系统及与其有关的供电系统和控制系统的整机布局的第一示例。
41.图7b示出了根据本发明第二实施方式的含有本发明的泵送系统及与其有关的供电系统和控制系统的整机布局的第二示例。
42.图8a示出了根据本发明第二实施方式的含有本发明的泵送系统及与其有关的供电系统和控制系统的整机布局的第三示例。
43.图8b示出了根据本发明第二实施方式的含有本发明的泵送系统及与其有关的供电系统和控制系统的整机布局的第四示例。
44.图9示出了根据本发明第三实施方式的通过承载架进行集成化的压裂设备的一个示例。
45.图10示出了根据本发明第三实施方式的通过半挂车进行集成化的压裂设备的一个示例。
46.图11示出了根据本发明第三实施方式的通过半挂车进行集成化的压裂设备的另一个示例。
47.图12示出了本发明的多绕组电机的控制方法的示例。
具体实施方式
48.下面参照附图来详细说明本发明的实施例。以下的说明是本发明的一些具体实例，但是本发明并不限于此。另外，本发明也不限于各个附图中所示的各构成要素的布置、数量、尺寸、尺寸比等。在有些部件的附图标记后面附加有数字1、2、3、
……
、n，以表示多个这样的部件，但是在进行说明的时候如果不需要区分，也会省略这些附加的数字。
49.请注意，将会按照以下顺序给出说明。
50.《1.多绕组电机驱动的泵送系统》
51.1.1泵送系统的概略结构
52.1.2多绕组电机驱动系统
53.1.2.1驱动模式的第一示例
54.1.2.2驱动模式的第二示例
55.1.2.3驱动模式的第三示例
56.1.2.4驱动模式的第四示例
57.1.2.5其他示例
58.1.3多绕组电机驱动方法
59.1.4变频电驱系统
60.《2.含有泵送系统的整机布局》
61.《3.含有泵送系统的压裂设备》
62.3.1通过承载架进行集成化的压裂设备的结构
63.3.2通过半挂车进行集成化的压裂设备的结构
64.《4.泵送设备和固井设备的示例》
65.《5.井场设备的示例》
66.《6.多绕组电机的控制方法的示例1》
67.《7.多绕组电机的控制方法的示例2》
68.《1.多绕组电机驱动的泵送系统》
69.《1.1泵送系统的概略结构》
70.首先，将会说明本发明的多绕组电机驱动的泵送系统的概略结构。图2a至图2c示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统90的第一至第三实施例的示意性框图。泵送系统90包括多绕组电机驱动系统和由该多绕组电机驱动系统驱动的柱塞泵11。多绕组电机驱动系统包括功率单元40和电机21。在多绕组电机驱动系统中，功率单元40的输出线与电机21的电力输入端电气连接，以对电机21进行调速驱动。电机21的传动输出轴与柱塞泵11的传动输入轴进行机械连接。在电机21的驱动下，柱塞泵11的柱塞在缸体中往复运动，使得密封有工作液体的工作腔体的容积发生变化，藉此实现工作液体的吸入及加压，并且将加压后的工作液体排出到外部。
71.《1.2多绕组电机驱动系统》
72.在由图2a至图2c所示的泵送系统采用的各种多绕组电机驱动系统中，电机21是多绕组电机，其具有多路绕组r1～rn(n≥2)。各路绕组之间相互绝缘，即，不同绕组之间相互独立。例如，在三相交流电的供电条件下，每一路绕组都包含三相线圈(例如，绕组r1包括三相线圈r1_u、r1_v、r1_w，可参见稍后说明的例如图3)。
73.而且，在功率单元40中设置有多个逆变单元701～70n(n≥2)。逆变单元701～70n与电机21的绕组r1～rn分别电气连接。逆变单元70的数量与电机21的绕组的数量一致，以使得一个功率单元40的多个逆变单元70与一台电机21的多路绕组一一对应地电气连接，从而实现对于各个绕组的单独驱动。虽然图2a至图2c中示出了n＝3的示例(即，电机21具有3路相互独立的绕组r1至r3，并且功率单元40具有相应的3个逆变单元701至703)，但本发明不限于此。优选地，电机绕组及逆变单元各者的数量优选为4个以上。
74.藉此，本发明的泵送系统90的多绕组电机驱动系统在功率单元40和电机21之间采用了相互独立的多路结构，使得该泵送系统具有一定的冗余能力。当电机21的任一路绕组和/或功率单元40的任一个逆变单元发生故障时，可以将含有故障的绕组和/或故障的逆变单元的一路工作结构断开，泵送系统仍可运行而不必要停车，因而能够继续工作，可靠性得到了很大提高。此外，电机的多路绕组由功率单元的多个逆变单元分别驱动，因此，泵送系统的转矩性能(转速调整)更加平稳，效率更高，所产生的谐波污染更低。
75.此外，在上述功率单元40中，作为一个示例，如果输入的是交流电，那么还可以设置有整流单元50。该整流单元50把接收到的交流电经过整流后输入到逆变单元70。图2a至图2c中示出了一个整流单元50电气连接至多个逆变单元70的示例，但是本发明不限于此，在一个功率单元40中可以设置有两个以上的整流单元50，每一个整流单元50可以电气连接到至少一个逆变单元70。
76.优选地，功率单元40可以至少部分地集成安装于电机21上，以得到空间优化的高压变频一体机(稍后将会在图9至图11中说明的高压变频一体机412)。在图2a所示的第一实施例中，用于构成功率单元40的逆变单元70集成于电机21上。如图2a所示，在功率单元40含有整流单元50且整流单元50也设置于泵送系统90之内的情况下，整流单元50可以与逆变单元70一起集成于电机21上。图2b所示的第二实施例与图2a所示的第一实施例的区别是，仅将功率单元40的逆变单元70集成于电机21上，而整流单元50未集成于电机21上。图2c所示的第三实施例与图2b所示的第二实施例的区别是，整流单元50未设置于泵送系统90之内，而是设置于泵送系统90之外。本发明通过将功率单元40至少部分地集成安装于电机21上，能够在减少了整机布局的占用空间的同时，还兼顾了重量和空间的均衡分布。
77.《1.2.1驱动模式的第一示例》
78.图3示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统中的多绕组电机驱动系统的第一示例。如图3所示，功率单元40包括多个逆变单元701～70n，每个逆变单元70中包含1个或多个诸如igbt、igct、二极管、scr、gto或iegt等逆变部件或其组合。作为一个替代方案，在交流电输入的条件下，功率单元40还包括多个整流单元501～50n，每个整流单元50中包含1个或多个整流器件。作为一个替代方案，功率单元40进一步还可以包括多个电容801～80n。整流单元50的数量及电容80的数量可以与逆变单元70的数量一致，因此整流单元50与逆变单元70是一一对应电气连接的。例如，三相交流电分别输入到每个整流单元50，经过该整流单元50整流后输入到相应的一个逆变单元70，再经过该逆变单元70逆变后输入到电机21的相
应一路绕组r的三相线圈(r_u、r_v、r_w)的输入端，该三相线圈的另一端可以通过星形或角形连接的方式进行连接。
79.于是，功率单元40与电机21之间的多路工作结构中的任一路(本示例中，由功率单元40中的整流单元501、电容801和逆变单元701与电机21中的绕组r1构成的一路工作结构，以此类推)与其他路工作结构是相互独立工作的。该第一示例能够实现前述的当任一路工作结构中任一处发生故障时泵送系统的其他路工作结构仍能够继续工作的效果。此外，在这样的泵送系统中，电机的噪音小，系统效率高，所产生的谐波污染也低。
80.作为一个可供替代的方案，图3中的整流单元50的数量可以与逆变单元70的数量不一致，例如至少一些整流单元50可以被共用，被共用的整流单元50可以驱动两个以上的逆变单元70。
81.《1.2.2驱动模式的第二示例》
82.图4a示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统中的多绕组电机驱动系统的第二示例。图4a所示的多绕组电机驱动系统的第二示例与图3所示的第一示例的区别在于，功率单元40不是包括多个整流单元，而仅使用了一个整流单元50，该整流单元50中可以包含一个以上的整流器件，并且该整流单元50电气连接至多个逆变单元701～70n。在该第二示例中，多个逆变单元701～70n是串联连接的(例如第一个逆变单元701的负极连接到第二个逆变单元702的正极，以此类推)，第一个逆变单元701的正极连接到整流单元50的正极输出端子，最后一个逆变单元70n的负极连接到整流单元50的负极输出端子。在第二示例中，除了功率单元40中的整流单元50是共用的一个以外，功率单元40与电机21之间的多路工作结构中的任一路(本示例中，由功率单元40中的电容801和逆变单元701与电机21中的绕组r1构成的一路工作结构，以此类推)与其他路工作结构是相互独立工作的。第二示例的构造同样能够实现前述的当任一路工作结构中任一处发生故障时泵送系统的其他路工作结构仍能够继续工作的效果。此外，第二示例采用了上述的将一个整流单元50共用的构造，这就节省了当采用多个整流单元时的占用空间，使得功率单元40的体积及重量可以进一步减小，因而更有利于将功率单元40至少部分地集成安装于电机21上，或者可以更有利于整机布局。
83.图4b示出了图4a所示的多绕组电机驱动系统中的多个逆变单元与电机的相应绕组的三相线圈电气连接的电路示意图。图4c示出了图4a所示的多绕组电机驱动系统中的整流单元和多个逆变单元的电气连接的电路图。图4d示出了图4c中的滤波单元和逆变单元的局部放大图。
84.在图4b中，示意性地示出的滤波电容d1～dn相当于上述电容801～80n，示意性地示出的逆变器nb1～nbn相当于上述逆变单元701～70n，并且r1～rn是电机21中的相互独立的绕组，每个绕组具有三相线圈。在逆变器nb1～nbn每一者中，采用了三相三电平逆变电路，每一相的上臂及下臂都由三极管与二极管构成，每一相的输出端电气连接到电机的一个绕组的相应一相线圈的输入端。本发明的逆变单元的具体构造不限于这里所说明的逆变器的示例，逆变器中所用的逆变部件不限于附图中所示的三极管和二极管及其数量。
85.图4c所示的功率单元40的电路包括整流单元50、电抗器l、滤波单元55以及多个逆变单元701～70n。整流单元50采用了三相整流电路，每一相的上臂及下臂分别由整流模块511构成，每一相的输入端都经由三相开关512电气连接至用于提供交流电的供电设施的相应一相输出端。每个整流模块511可以包括多个串联的诸如整流二极管等整流器件。例如，
上臂(正极端)的整流模块511可以包括依次串联的8个整流二极管(图4c中从下往上，第一个二极管的负极连接至第二个二极管的正极，以此类推)，下臂(负极端)的整流模块511也可以包括依次串联的8个整流二极管(图4c中从上往下，第一个二极管的正极连接至第二个二极管的负极，以此类推)。在每一相中，上臂的整流模块511中的第一个二极管的正极及下臂的整流模块511中的第一个二极管的负极共同电气连接至该相的输入端，上臂的整流模块511中的最后一个二极管的负极连接至整流单元50的正极输出端子，下臂的整流模块511中的最后一个二极管的正极连接至整流单元50的负极输出端子。
86.由于本示例在整流单元50中采用了多个整流器件的串联分压连接方式，因此能够根据不同输出电压的要求而选择不同的串联级数。藉此，本发明的功率单元40因为取消了变压器，因而相比于现有技术的需要采用变压器的变频器而言具有更小的体积和重量，有利于进行集成以实现整机布局的空间优化。本发明的整流单元的具体构造不限于这里所说明的示例。
87.在工作时，整流单元50将从供电设施输入过来的三相交流电整流后经由电抗器l提供给各个逆变单元701～70n。作为一个优选示例，滤波单元55设置于整流单元50与逆变单元70之间，其用来对整流单元50的输出电压进行滤波，使得该输出电压的波形趋于平滑(滤除毛刺)，然后才提供给各个逆变单元70。在滤波单元55中，与每一个逆变单元70对应地设置有一个滤波器电路。例如如图4d所示，对应于逆变单元701的滤波器电路由电阻r01、r02和电容器c01、c02组成。
88.继续参照图4d进行说明，以逆变单元701为例，其采用了三相(701_u、701_v及701_w)电路。对于三相电路之中的一相分支电路701_u，其包括两个电容器c11～c12以及三个晶体管模块igbt1～igbt3。对于三相电路之中的另一相分支电路701_v，其包括两个电容器c13～c14以及三个晶体管模块igbt4～igbt6。对于三相电路之中的又一相分支电路701_w，其包括两个电容器c15～c16以及三个晶体管模块igbt7～igbt9。这三相分支电路701_u、701_v及701_w各自的输出端a1、b1及c1分别电气连接至电机21的绕组r1的三相线圈的相应一相的输入端。逆变单元701把经过滤波单元55中的相应一个滤波器电路滤波后的电压转换为能够驱使相应的电机绕组运行的可控交流电。其他各路逆变单元具有类似的构造，不再赘述。本发明的逆变单元不限于此，也可采用其他合适的构造。
89.《1.2.3驱动模式的第三示例》
90.图5a示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统中的多绕组电机驱动系统的第三示例。图5b示出了图5a所示的多绕组电机驱动系统中的多个逆变单元与电机的相应绕组的电气连接的电路示意图。图5c示出了图5a所示的多绕组电机驱动系统中的整流单元和多个逆变单元的电气连接的电路图。图5a至图5c所示的多绕组电机驱动系统的第三示例与图4a至图4c所示的第二示例的区别在于，多个逆变单元701～70n不是串联连接的，而是并联连接的(例如每一个逆变单元701～70n的正极连接到整流单元50的正极输出端子，每一个逆变单元701～70n的负极连接到整流单元50的负极输出端子)。其他构造与第二示例中所示的构造类似，不再赘述。
91.《1.2.4驱动模式的第四示例》
92.一个功率单元40中的多个逆变单元70除了可以采用如图4a所示的串联或如图5a所示的并联以外，也可以采用其他连接方式。例如，图5d示出了根据本发明第一实施方式的
泵送系统中的多绕组电机驱动系统的第四示例。在图5d中，多个逆变单元70采用了既有串联又有并联的混合连接方式。具体地，在图5d中，第一逆变单元701与第二逆变单元702是串联的，第三逆变单元703与第四逆变单元704是串联的，由第一逆变单元701和第二逆变单元702构成的串联结构与由第三逆变单元703与第四逆变单元704构成的串联结构并联于整流单元的正极输出端子与负极输出端子之间。图5d仅仅是混合连接方式的一个示例，本发明不限于此。
93.《1.2.5其他示例》
94.在前述第一至第三实施例以及第一至第四示例中所说明的技术内容可以视需要并且在不发生矛盾的情况下相互组合。例如，在图3所示的使用了多个整流单元501～50n的示例中，每个整流单元50也可以采用包括上述整流模块511的构造。
95.此外，图6示出了根据本发明第一实施方式的泵送系统的第四实施例的示意性框图。在图6所示的泵送系统中，多绕组电机驱动系统与图3中所示的多绕组电机驱动系统的第一示例的区别在于，在功率单元40的上游(电力输入侧)还设置有移相变压器10。这里，移相变压器10包括一个主级绕组101和多个次级绕组1021～102n，多个次级绕组1021～102n的输出电压的相位以一定的间隔偏移。功率单元40中的各个整流单元501～50n电气连接到移相变压器10的多个次级绕组1021～102n中的相应一者。
96.根据本发明，在整流单元50的输入侧设置有移相变压器10。一方面，能够通过改变移相变压器10的各个次级绕组与主级绕组的匝数比来实现调压目的。另一方面，能够通过移相变压器10的相位偏移来消除谐波。此外，利用移相变压器10，还能实现整流单元与供电网之间的电气隔离。
97.《1.3多绕组电机驱动方法》
98.本发明提供了一种多绕组电机驱动方法，包括：提供具有相互独立的多路绕组的电机；以及提供包括至少一个整流单元和多个逆变单元的组合的功率单元，所述多个逆变单元在数量上与所述电机的所述多路绕组一一对应，各个所述逆变单元用于向所述电机的所述多路绕组之中的相应一者分别供电。在直流供电的条件下，功率单元中可以省略整流单元。
99.在上述多绕组电机驱动方法中，提供功率单元的步骤可以包括：提供多个整流单元，使各个整流单元给所述多个逆变单元中的一者或多者供电；或者提供一个整流单元，使该整流单元给所述多个逆变单元供电。
100.在上述多绕组电机驱动方法中，还可以包括：将所述多个逆变单元集成地安装于所述电机上。
101.在上述多绕组电机驱动方法中，还可以包括：将所述整流单元也集成地安装于所述电机上。
102.在上述多绕组电机驱动方法中，还可以包括：在所述整流单元的输入侧提供移相变压器。
103.在上述多绕组电机驱动方法中，还可以包括：在所述整流单元与所述多个逆变单元各者之间提供滤波电容。
104.在上述多绕组电机驱动方法中，还可以包括：通过将多个整流器件串联，来构成所述整流单元的一部分。
105.在上述多绕组电机驱动方法中，还可以包括：将所述多个逆变单元串联、并联或者串并联混合连接。
106.在上述多绕组电机驱动方法中，还包括：提供报警系统，当所述电机的所述多路绕组中的任一路或者所述多个逆变单元中的任一个发生故障时，所述报警系统给出报警信息；和/或提供控制系统，当所述功率单元的所述多个逆变单元的总输出功率未超过k
×
p
×
(n-n1-n2-1)/n的状况达到了预设的持续时间时，所述控制系统选择性地关闭所述多个逆变单元中的一者的输出，这里，k为电机的安全系数且k＞1，p为电机的额定功率，n为功率单元的多个逆变单元的个数(亦即多绕组电机的多路绕组的数量)，n1为当前关闭的逆变单元数量，n2为当前失效(例如发生故障)的逆变单元数量。
107.在上述多绕组电机驱动方法中，还包括：提供显示系统或语音系统，用于显示或播报所述报警信息。
108.本发明的泵送系统含有上述多绕组电机驱动系统或者使用了上述多绕组电机驱动方法，因此也具有该多绕组电机驱动系统和方法所带来的所有优点。
109.《1.4变频电驱系统》
110.在如上所述的驱动模式的第一至第四示例中示出了整流单元及逆变单元的特殊设计，利用这样的整流单元及逆变单元的特殊设计可以构造出本发明的变频电驱系统。该变频电驱系统可以包括：电机；以及直接电气连接至供电系统且用于驱动所述电机的功率单元，所述功率单元含有整流单元及逆变单元的特殊设计。在功率单元40中，可以设置有至少一个整流单元50以及至少一个逆变单元70。如图3所示，设置有多个整流单元50，它们与多个逆变单元70一一对应地设置着。可供替代地，如图4a、图5a及图5d所示，设置有一个整流单元50，其可以电气连接至多个逆变单元70。可供替代地，例如在图3所示的功率单元40中设置有多个整流单元50的情况下，各个整流单元50也可以电气连接至两个以上的逆变单元70。此外，与任一整流单元50电气连接的两个以上逆变单元70彼此可以是串联连接、并联连接或串并联混合连接的。本发明的变频电驱系统不限于这些示例。
111.在本发明的变频电驱系统中，无论功率单元40中设置有一个或多个整流单元50，各整流单元50都可以采用例如如图4c中所示的三相整流电路，其每一相的上臂及下臂分别由整流模块511构成，每个整流模块511可以包括多个串联的诸如整流二极管等整流器件。串联起来的多个整流器件可以实现分压的效果，使得整流单元50无需变压器就能直接连接到高压供电设施。此外，在本发明的变频电驱系统中，在设置有多个逆变单元70且至少两个逆变单元70相互串联的情况下，也能实现通过串联分压来提高逆变单元70的电压耐受性的效果。
112.在本发明的变频电驱系统中，电机可以是具有独立的多路线圈绕组的多绕组电机21(如图3、图4a、图5a、图5d所示)，也可以是常规电机。在多绕组电机的情况下，本发明的变频电驱系统的各个逆变单元分别对应于一台多绕组电机的各路线圈绕组，在常规电机的情况下，本发明的变频电驱系统中的各个逆变单元分别对应于各台电机。无论哪一种情况下，都能解决无需经过变压器就能直接连接至供电系统的问题。
113.作为一个可选的示例，本发明的变频电驱系统可以在功率单元的输入侧设置有仅起到移相作用的移相变压器。
114.本发明的泵送系统可以含有上述变频电驱系统，因此也具有该变频电驱系统所带
来的所有优点。
115.在本发明的泵送系统中，不管其是含有提供了多绕组电机的多绕组电机驱动系统，还是含有取消了变压器的变频电驱系统，还是含有既提供了多绕组电机又取消了变压器的组合技术方案，整流单元和逆变单元各者可以集成于电机上也可以不集成于电机上。整流单元和逆变单元二者可以集成安装在一起也可以分离地放置着。整流单元可以被共用。
116.《2.含有泵送系统的整机布局》
117.下面，接着说明根据本发明第二实施方式的含有本发明的泵送系统及与其有关的供电系统和控制系统的整机布局的示例。
118.图7a示出了根据本发明第二实施方式的整机布局的第一示例，该整机布局包括泵送系统90a、配电单元76和电源75。在图7a所示的整机布局中，配电单元76放置于泵送系统90a之外，并且泵送系统90a经由配电单元76电气连接至电源75。例如，电源75向配电单元76提供三相交流电。此外，在配电单元76中设置有配电控制系统761。
119.泵送系统90a包括功率单元40、电机21和柱塞泵11。优选地，泵送系统90a还包括整机控制系统901。优选地，在功率单元40中还设置有功率单元控制系统401。配电控制系统761向功率单元控制系统401传递温度、电压、电流、报警信息等，功率单元控制系统401向配电控制系统761传递诸如开关控制等控制信号。
120.除了整机控制系统901和功率单元控制系统401这两点以外，泵送系统90a的其他构造与图2c所示的泵送系统90中一样，在此省略重复的说明。由图7a可见，在泵送系统90a中，功率单元40中的整流单元50放置于配电单元76中，而功率单元40中的逆变单元70可以集成于电机21上。这样，就使得能够在减少了整机布局的占用空间的同时，还兼顾了重量和空间的均衡分布。
121.根据上述构造，电源75所提供的电力(例如三相电)可以直接提供至配电单元76，经由配电单元76(在配电单元76经过调压或者不调压之后)配送给泵送系统90a中的功率单元40的整流单元50，然后提供给逆变单元70，从而驱动电机21。配电单元76也给泵送系统90a中的其他辅助装置(例如控制系统等)供电。
122.泵送系统90a的整机控制系统901可以与功率单元40中的功率单元控制系统401进行通讯，通过接收来自功率单元控制系统401的信息来获取功率单元40的电流、电压等电气信息状态，并且通过基于该电气信息状态向功率单元控制系统401发出控制指令来调整功率单元40的频率输出，进而根据作业需求调整电机21的转速。
123.图7b示出了根据本发明第二实施方式的整机布局的第二示例，该整机布局包括泵送系统90b、配电单元76和电源75。图7b所示的整机布局与图7a所示的整机布局的区别在于：在泵送系统90b中，功率单元40中的整流单元50放置于泵送系统90b内且跟逆变单元70一起集成于电机21上(类似于图2a所示的泵送系统90，省略重复的说明)。这样的整机布局使得能够提高集成度，且进一步减少了整机布局的占用空间。
124.图8a示出了根据本发明第二实施方式的整机布局的第三示例，该整机布局包括泵送系统90c、配电单元76和电源75。优选地，该整机布局还包括仪表设备30，在仪表设备30中设置有集中控制系统301。图8a与图7a的主要区别在于：一方面，配电单元76放置于泵送系统90c之内；另一方面，泵送系统90c中的整机控制系统901除了电气连接至功率单元40中的
功率单元控制系统401以外，还电气连接至仪表设备30中的集中控制系统301。集中控制系统301用于实施对泵送系统90c和/或电源75的远程控制。作为一个示例，例如电源75为发电机，在这种情况下，可通过集中控制系统301来实现该发电机的紧急关断。
125.图8b示出了根据本发明第二实施方式的整机布局的第四示例。图8b与图8a的主要区别在于：功率单元40中的整流单元50跟逆变单元70一起集成于电机21上。重复内容不再赘述。
126.本发明的整机布局可以是含有前述多绕组电机驱动系统、前述变频电驱系统和前述泵送系统中任一者的压裂设备的布局。本发明的整机布局中的部件数量不限于图7a至图7b和图8a至图8b所示。例如，根据本发明的如图7a至图8b所示的整机布局，由于多绕组电机21跟功率单元40的至少一部分进行集成，使得结构更紧凑，因此，在一台压裂设备或其他井场设备的整机布局中可以放置两台电机分别驱动1台柱塞泵，也可以放置1台电机驱动两台柱塞泵。但是，在本发明的整机布局中，电机21跟功率单元40也可以不集成。
127.此外，本发明的整机布局由于含有本发明的前述多绕组电机驱动系统、前述变频电驱系统和前述泵送系统中任一者，因此也具有它们所带来的所有优点。例如，如图7a至图8b所示的整机布局中的电机的各线圈绕组由功率单元分别进行调速驱动从而能够控制不同线圈绕组的独立工作，因此，能够在任一路出现故障时，整机布局中的其他路依然可以运行。
128.《3.含有泵送系统的压裂设备》
129.《3.1通过承载架进行集成化的压裂设备的结构》
130.图9示出了根据本发明第三实施方式的通过承载架进行集成化的压裂设备的一个示例。
131.图9所示的压裂设备100a包括：承载架(撬)67：安装于承载架67上的高压变频一体机412；以及安装于承载架67上且集成地连接至高压变频一体机412的柱塞泵11。柱塞泵11由高压变频一体机412驱动从而将压裂液泵送到地下。
132.如前所述，本发明的功率单元40可以集成安装于多绕组电机21或者普通电机上，这样，就得到了使高压变频和电驱集成到一起的高压变频一体机412。具体地，功率单元40具有第一壳体，电机21具有第二壳体，各壳体的形状例如可以是长方体、正方体、或诸如圆柱体等柱状体，本发明的实施例对它们的形状不做具体限定。例如，当功率单元40的第一壳体和电机21的第二壳体的形状为长方体或正方体时，有利于将第一壳体紧密地固定安装到第二壳体上。第一壳体可以通过螺栓、螺钉、铆接、或焊接等方式直接连接于第二壳体上，或者可以经由安装法兰而固定连接于第二壳体上。该法兰可以是圆形或方形等其他形式。在第一壳体和第二壳体二者的连接面中可以布置有用于让电缆贯穿的多个孔洞或者多个接线柱(下文中称为壳体关联部件)，所述电缆可以包括用于将功率单元40与电机21电气连接的供电电缆，以便把由功率单元40变频和/或调压之后的交流电直接输出给电机21，进而驱动该电机21以可调的转速运转。
133.通过上述集成方式，功率单元40的输出线都安装在功率单元40与电机21的壳体关联部件内，从而有效地减少了线缆长度，降低了干扰。
134.功率单元40可以集成地布置于电机21的顶部或侧面处。尤其当功率单元40集成于电机21的顶部上时，这样得到的高压变频一体机412极大地节约了安装空间，功率单元40无
需占用独立的安装空间，使得整体设备更加紧凑。功率单元40也可以部分地集成于电机21上，这样得到的高压变频一体机412就能够在减少了整机布局的占用空间的同时，还能够平衡设备的负载分布，避免设备的重量集中或局部尺寸过大。
135.作为本发明的一个实施例，高压变频一体机412中的电机21的传动输出轴可以直接地机械连接至柱塞泵11的传动输入轴，例如它们二者可以通过花键连接。例如，电机21的传动输出轴可以具有内花键或外花键或平键或锥形键，柱塞泵11的传动输入轴可以具有与上述键适配的外花键或内花键或平键或锥形键。电机21的传动输出轴可以具有用于保护的外壳，柱塞泵11的传动输入轴可以具有用于保护的外壳，这二者的外壳可以通过诸如螺钉、螺栓、铆接、焊接、或者法兰等方式而被固定连接在一起。例如，电机21可以经由离合器、或联轴器等与柱塞泵11(例如诸如三缸或五缸等多缸柱塞泵)的传动输入端实现机械连接，并且通过功率单元分别为电机21的各个绕组提供调速驱动，使得电机21输出可变的转速，从而一台电机21可以同时驱动一台或多台柱塞泵。
136.在图9中，假设沿着电机21的传动输出轴水平地向外延伸且从高压变频一体机412朝着柱塞泵11的方向为x方向，与x方向垂直的向上方向为y方向，与x方向及y方向都正交且垂直于图9的纸面向内的方向为z方向。这里，x方向、y方向及z方向的反方向分别为-x方向、-y方向及-z方向。
137.作为本发明的一个实施例，压裂设备100a还可以包括控制柜66。例如，控制柜66可以布置于高压变频一体机412的在-x方向上的端部处，也可以布置于柱塞泵11的在x方向上的端部处。本发明并不限制控制柜66相对于高压变频一体机412及柱塞泵11的具体位置，只要它们的布局能够使得该压裂设备100a能够高度集成就行了。例如，控制柜66可以是图7a至图8b中所示的配电单元76任一者，当其包含功率单元40的未被集成于电机21上的一部分时，能够在减少了整机布局的占用空间的同时，还能够平衡设备的负载分布，避免设备的重量集中或局部尺寸过大。例如，优选地，在控制柜66中还可以集成地设置有高压开关柜和辅助变压器。作为一个示例，该辅助变压器可以输出300v～500v(交流)的低电压，用于给压裂设备100a内的诸如润滑系统、散热系统等辅助用电装置供电。
138.作为本发明的一个实施例，上液管汇34可以设置于柱塞泵11的在z方向或-z方向上的一侧处，用于向柱塞泵11的液力端供给端供给压裂液。排出管汇33可以设置于柱塞泵11的在x方向和/或-x方向上的一个和/或两个端部处，用于从柱塞泵11的液力端排出端排出压裂液。压裂液通过上液管汇34经由柱塞泵11的液力端供给端进入柱塞泵11内部，然后经过柱塞泵11的运动增压后，从柱塞泵11的液力端排出端通过排出管汇33排出到柱塞泵11外部。
139.作为本发明的一些实施例，压裂设备100a还可以包括下列中的任一者或多者：润滑系统；润滑油散热系统；以及冷却液散热系统等。例如，润滑系统包括：润滑油箱60；第一润滑电机及润滑泵组61；以及第二润滑电机及润滑泵组62等。例如，根据润滑位置不同可以设置不同的润滑泵，满足不同压力、流量、油品的润滑需求。例如，润滑油散热系统包括润滑油散热器59等，用于给润滑油降温。例如，冷却液散热系统包括：冷却液散热器63；以及冷却液电机和冷却液泵组64等。
140.例如，上述各散热系统可以包括用于实现液体和空气换热的散热器和散热风扇，并且散热风扇由散热电机驱动。例如，压裂设备100a的高压变频一体机412也可以替代地采
用空气冷却，此时需要使用散热风机来为电机的各路绕组、轴承等进行散热。压裂设备100a的高压变频一体机412也可以替代地采用空气冷却和冷却液散热系统的组合方式。各散热系统可以集成地布置于柱塞泵11的顶部或侧面处，也可以集成地布置于高压变频一体机412的顶部或侧面处，以便在充分发挥散热能力的同时，还允许实现压裂设备100a的整机布局的高集成度。
141.压裂设备100a的高压变频一体机412中由于采用了多绕组电机21，并且通过功率单元对电机21的各路绕组一一对应地分别驱动，因此，即使某一路工作结构发生故障，压裂设备100a也能继续工作。此外，整个压裂设备100a由于采用了通过将本发明前述实施方式中的功率单元40的至少一部分与多绕组电机21集成而得到的高压变频一体机412，不仅能够实现整个设备在承载架上的高度集成，而且还能在不需要变压器的情况下，可以直接电气连接到供电设施上。
142.《3.2通过半挂车进行集成化的压裂设备的结构》
143.图10示出了根据本发明第三实施方式的通过半挂车进行集成化的压裂设备的一个示例。图11示出了根据本发明第三实施方式的通过半挂车进行集成化的压裂设备的另一个示例。在图10和图11所示的压裂设备200a和300a的示例中，在半挂车68上集成地安装有高压变频一体机412和柱塞泵11。高压变频一体机412由功率单元40的至少一部分及多绕组电机21集成地组成。图10示出的是一台高压变频一体机412驱动一台柱塞泵11的示例。例如，在一台集成化的压裂设备上可以设置有至少两套的单机单泵结构。此外，图11示出的是一台高压变频一体机412驱动多台(例如两台)柱塞泵11的示例。
144.作为本发明的一些实施例，压裂设备200a和300a还可以包括下列中的任一者或多者：配电柜69、散热器63、连接部36、管汇35(诸如上液管汇和排出管汇)、以及润滑油箱60等。压裂设备200a和300a还包括与散热器63及润滑油箱60各者协作使用的电机和泵组等，具体可参见前面所述的润滑系统、润滑油散热系统及冷却液散热系统等。连接部36用于实现高压变频一体机412与柱塞泵11之间的机械连接。例如，配电柜69可以是图7a至图8b中所示的配电单元76任一者，当其包含功率单元40的未被集成于电机21上的一部分时，能够在减少了整机布局的占用空间的同时，还能够平衡设备的负载分布，避免设备的重量集中或局部尺寸过大。
145.除了上述的采用承载架(橇)、半挂车的方式进行集成以外，也可以考虑用车载的方式进行集成。
146.《4.泵送设备和固井设备的示例》
147.前面在图9至图11中以压裂设备为例进行了说明，该压裂设备的工作液体是压裂液，压裂液可以经由上液管汇34被提供至压裂设备的柱塞泵11的液力端供给端，在由柱塞泵11加压后，经由柱塞泵11的液力端排出端排出到排出管汇33，由排出管汇33送出到地下，以压裂地层。
148.上述压裂设备例如可以被替换成泵送设备，该泵送设备包括上述泵送系统。此时，工作液体是泵送用液体，泵送用液体可以经由上液管汇34被提供至泵送设备的柱塞泵11的液力端供给端，在由柱塞泵11加压后，经由柱塞泵11的液力端排出端排出到排出管汇33，由排出管汇33送出到井下，以泵送井下工具。
149.上述压裂设备例如可以被替换为固井设备，该固井设备包括上述泵送系统。在该
固井设备中，工作液体是水泥浆。水泥浆可以经由上液管汇34被提供至固井设备的柱塞泵11的液力端供给端，在由柱塞泵11加压后，经由柱塞泵11的液力端排出端排出到排出管汇33，由排出管汇33送出到井内，由此固定井壁(井筒)。
150.《5.井场设备的示例》
151.本发明的井场设备可以包括至少一个压裂设备或者至少一个泵送设备或者至少一个固井设备或者它们的任意组合。
152.例如，在一种井场设备中，可以包括多个压裂设备。这些压裂设备可以共用排出管汇33。共用的排出管汇33与各压裂设备的上液管汇34可以集成设置于管汇撬上。
153.在一些示例中，本发明的上述井场设备经常还包括控制室，在该控制室中设置有集中控制系统以用于控制所有的压裂设备等。
154.本发明的上述井场设备例如还可以包括配液区域。该配液区域可以包括混配供液设备、混砂设备、液罐及储砂加砂设备等。在一些情况下，注入到井下的例如压裂液为携砂液体，所以需要通过将水、砂、化学添加剂混合以使砂粒悬浮在压裂液中。例如，来自各个液罐的清水和化学添加剂可以被供给到混配供液设备中进行混合以形成混配液，混配供液设备中的混配液以及储砂加砂设备中的砂共同进入混砂设备中以进行混合，形成作业需要的携砂压裂液。由混砂设备形成的低压力压裂液经由各个上液管汇34被输送到各个压裂设备的柱塞泵的液力端进液口，柱塞泵对压裂液加压后将其输送到液力端出液口，然后经由高压力排出管汇33排出。
155.《6.多绕组电机的控制方法的示例1》
156.由于本发明的泵送系统在实际使用时的功率波动较大，可以选择关闭多个逆变单元中的一部分逆变单元或者调整多个逆变单元的工作数量或者调整电机转速。具体而言，例如在如图7a所示的泵送系统90a中，功率单元40中的功率单元控制系统401可以检测从功率单元40输出的电流、或电压等信息，当所输出的电流或电压在持续一段时间内都低于预先设定值时，可以选择性地关闭一部分逆变单元，因此将电机的多路绕组中的一部分绕组断电，从而提高泵送系统的总体效能，减少电阻损耗、发热损耗等。控制方法的具体说明如下。
157.在泵送系统90a中，在整机控制系统901中设置有plc(可编程序控制器)，该plc可以通过从功率单元40中的功率单元控制系统401获取功率单元40中的逆变单元701～70n的总输出功率来进行判断，该plc也可以通过母线电流的方式进行判断。下面的示例是根据输出功率来进行判断的，并且在该示例中，该plc根据当前所获取的逆变单元701～70n的总输出功率与电机21的额定功率p进行比较。
158.具体地，可以采取图12所示的控制方法(步骤s100至步骤s108)来进行判断以实施控制：其中，假设k为电机的安全系数且k≤1，p为电机21的额定功率，n为每个功率单元40中所含的多个逆变单元70的个数，t1是由用户预设的报警持续时间，且t1通常不超过功率单元40或电机21所允许的超功率运行时间，并且t是由用户预设的预设时间。
159.首先，在步骤s100中，功率单元控制系统401获取单台多绕组电机21的实际运行功率p1(或单台电机输出功率p1)、当前关闭的逆变单元数量n1、以及当前失效(例如发生故障)的逆变单元数量n2，并且将所获取的这些信息传送给整机控制系统901中的plc。
160.接着，plc基于所接收到的上述信息，判断单台电机输出功率p1是否不低于k
×
p
×
(n-n1-n2)/n(参见步骤s101)。在判断结果为“是”的情况下，过程进行到步骤s106。在判断结果为“否”的情况下，过程进行到步骤s102。
161.在步骤s102中，plc判断单台电机输出功率p1是否不高于k
×
p
×
(n-n1-n2-1)/n。在判断结果为“是”的情况下，过程进行到步骤s103。在判断结果为“否”的情况下，过程进行到步骤s105，在该步骤s105中，整机控制系统901指示功率单元控制系统401维持当前的逆变单元开启数量(即n-n1-n2)。
162.在步骤s103中，plc判断持续满足上述步骤s102中的条件的时间是否不小于预设时间t。在判断结果为“否”的情况下，过程也进行到步骤s105，即，维持当前的逆变单元开启数量。在判断结果为“是”的情况下，整机控制系统901就指示功率单元控制系统401关闭一个逆变单元(参见步骤s104)。在步骤s104之后，重复步骤s102及其后续的步骤。
163.在步骤s106中，如果plc判断当前关闭的逆变单元数量n1不低于1个，那么整机控制系统901指示功率单元控制系统401增加地开启一个逆变单元(参见步骤s107)。在步骤s107之后，重复步骤s101及其后续的步骤。此外，在步骤s106中，如果plc判断当前关闭的逆变单元数量n1低于1个，那么整机控制系统901就给出报警信息(参见步骤s108)。
164.藉此，本发明能够依据所述功率单元的总输出功率来选择性地关闭所述多个逆变单元中的一部分或者调整多个逆变单元的工作数量。
165.《7.多绕组电机的控制方法的示例2》
166.电机21的n路绕组由相应的功率单元分别提供变频电流(输出电压和电流)，当其中一路绕组出现问题、或者相应的一个功率单元出现问题，那么其他功率单元仍然可以正常工作，电机的其他各路绕组仍然可以运行，但总的运行功率将会比额定功率低1/n。此时，控制系统可以在显示界面上给出报警信息(诸如图形、颜色、文字、声音等方式的信息)，以提示功率单元或电机绕组故障。具体地，例如如图7a所示，如果功率单元40或电机21的绕组出现故障，功率单元故障信息会随着电压或电流信息传递给功率单元40的功率单元控制系统401，功率单元控制系统401会将该故障信息传递给泵送系统90a的整机控制系统901，整机控制系统901根据功率单元故障信息中所包含的损坏的功率单元数量或损坏的电机绕组数量来降低泵送系统90a的泵送排量，进而降低实际使用功率，限制电机21的输出功率使其低于当前最大能力的安全值(比如1路绕组损坏，则电机的功率比额定功率减少1/n，就将多个逆变单元的输出总功率限制为使电机输出功率不超过安全限值p-k
×
(1/n)
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p，这里，p为电机21的额定功率，k为电机的安全系数且≤1，n为电机的多路绕组的数量)，这样就使其低于上述安全限值。藉此，本发明的泵送系统90a能够提高安全性和平稳性。
167.具体参照图12，步骤s100、s101和s106与前述一样，在此省略说明。在上述步骤s106中，如果plc判断当前关闭的逆变单元数量n1低于1台的情况下，那么整机控制系统901就通过设置于该整机控制系统中的报警系统给出报警信息(诸如图形、颜色、文字、声音等方式的信息)(参见步骤s108)。所述报警系统可以是显示系统或者语音系统。
168.接下来，将上述报警的持续时间与用户预设的报警持续时间t1进行比较(参见步骤s109)。如果上述报警的持续时间等于或者长于预设的报警持续时间t1，那么整机控制系统901就指示功率单元控制系统401降低电机的转速(参见步骤s110)。如果上述报警的持续时间短于预设的报警持续时间t1，那么继续通过报警系统报警(参见步骤s111)。
169.本发明的各个实施方式或实施例中的装置或者部件可以按需要相互组合或者进
行替换，而不是限于前面所说明的具体示例。
170.本领域技术人员应当理解，可以根据设计要求和其他因素而想到各种变形、组合、子组合和变更，这些都落入所附权利要求及其等同物的范围内。