原油含水率的上升以及原油乳化液稳定性的增加,使得原油脱水难度加大,传统脱水电源难以满足实际需要。为解决这一问题,作者所在课题组研制了基于逆变技术的矩形波交流原油脱水电源样机。现场试验表明,样机在脱水效果、节能和可控性方面均优于传统电源,具有很好的实用价值。在样机基础上优化电源设计,研制性能、可靠性、自动化程度更高的电源具有重要的意义。本文致力于在样机的基础上对矩形波交流原油脱水电源进行优化设计工作,改进电源主电路和控制电路,并增加人机接口和PLC优化控制模块以及USB数据记录处理模块。主电路中,对主电路的结构和原理进行了介绍,使用智能功率模块(IPM)取代IGBT器件,进行了IPM的选型计算,并设计了IPM接口电路和外部保护电路。控制电路中,设计了基于TL494芯片的闭环电压控制电路和基于SG3525芯片的频率、占空比控制电路。人机接口和优化控制部分,进行了PLC优化控制系统的需求分析、系统选型和硬件连线工作,并设计了PLC控制软件;提出了电源的分段恒压恒流控制方法和自动控制模式,并完成了控制软件的设计工作。数据记录处理模块部分,通过对USB主机接口电路、采样电路、A/D转换和实时时钟电路的硬件设计,以及STC89C54RD+单片机的软件设计,完成了电源运行参数的自动监测、记录功能;通过PC机上数据处理软件的设计,实现了所记录电源数据的分析和处理功能。最后,本文完成了电源整机的组装以及软硬件的测试工作。通过优化设计工作,改善了电源性能,提高了油田原油脱水供电设备的自动化水平。同时,电源参数监测、记录和处理能力的提高对脉冲脱水机理的研究和脱水工艺的优化具有积极的作用。