[實(shí)用新型]井下渦輪發(fā)電機(jī)整流穩(wěn)壓供電裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220171193.3
• 申請(qǐng)日: 2012-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN202617058U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳紅新;蔣世全;張新超;侯增廣;周建良;李鵬峰;李漢興;閆研;牛海峰;程載斌;吳光武;李峰飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋石油總公司;中海油研究總院
• 主分類號(hào): H02P9/00
• 分類號(hào): H02P9/00;H02H3/087;H02H3/20;H02H3/24
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種油井井下工具供電裝置，特別是關(guān)于一種井下渦輪發(fā)電機(jī)整流穩(wěn)壓供電裝置。

背景技術(shù)

井下渦輪發(fā)電機(jī)的工作原理是通過渦輪將鉆井液的能量轉(zhuǎn)化為電能。關(guān)于井下渦輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)已有數(shù)十項(xiàng)專利技術(shù)。從隨鉆測(cè)量和井下控制的工況以及隨鉆測(cè)量?jī)x器和工具的功能、結(jié)構(gòu)來(lái)分析，用發(fā)電機(jī)作為井下主電源應(yīng)是一種較佳的選擇。因?yàn)樵陔S鉆工況下，高速流動(dòng)的鉆井液為發(fā)電機(jī)提供了持續(xù)的動(dòng)力，只要鉆機(jī)工作、鉆井液循環(huán)流動(dòng)，發(fā)電機(jī)就能為隨鉆測(cè)量?jī)x器和工具提供充足的電力。井下渦輪式交流發(fā)電機(jī)電源的優(yōu)點(diǎn)是可長(zhǎng)時(shí)間為系統(tǒng)提供電力，能夠適應(yīng)井下高溫高壓環(huán)境，工作壽命長(zhǎng)，因而可以傳輸更多參數(shù)，代表了測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)；其缺點(diǎn)是產(chǎn)生的電流不穩(wěn)定，這也在一定程度上限制了其發(fā)展，因此需要對(duì)其進(jìn)行整流穩(wěn)壓以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

現(xiàn)有渦輪發(fā)電機(jī)整流穩(wěn)壓供電電源裝置系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn)：1、電壓紋波較大，通常為模擬電源或者線性電源，轉(zhuǎn)換效率低，發(fā)熱量大，不能滿足井下高溫工作環(huán)境。2、現(xiàn)有模塊缺少保護(hù)裝置，在出現(xiàn)過載過壓等情況下，損毀發(fā)電裝置以及后端的負(fù)載裝置，存在極大的安全隱患，安全性和可靠性差。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種能滿足井下高溫工作環(huán)境，安全性和可靠性較好的井下渦輪發(fā)電機(jī)整流穩(wěn)壓供電裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：一種井下渦輪發(fā)電機(jī)整流穩(wěn)壓供電裝置，其特征在于：它包括渦輪發(fā)電機(jī)、整流濾波模塊、輸入級(jí)過流過壓欠壓保護(hù)模塊、DC/DC開關(guān)變換器、電源管理控制器和二次濾波輸出模塊；所述渦輪發(fā)電機(jī)將鉆井液的能量轉(zhuǎn)化為大功率交流電能輸入所述整流濾波模塊內(nèi)，將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流大紋波電壓后傳輸至所述輸入級(jí)過流過壓欠壓保護(hù)模塊內(nèi)；所述輸入級(jí)過流過壓欠壓保護(hù)模塊輸出的電壓信號(hào)分別輸入所述DC/DC開關(guān)變換器和電源管理控制器，所述電源管理控制器將接收到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)，傳輸至所述DC/DC開關(guān)變換器內(nèi)控制其通斷；所述DC/DC開關(guān)變換器輸出端連接所述二次濾波輸出模塊，電壓信號(hào)經(jīng)所述二次濾波輸出模塊濾波后生成低紋波穩(wěn)定直流電壓，輸入至所述電源管理控制器內(nèi)。

所述輸入級(jí)過流過壓欠壓保護(hù)模塊包括由兩個(gè)串聯(lián)電阻構(gòu)成的第一分壓電路、傳感電阻、場(chǎng)效應(yīng)管、由兩個(gè)串聯(lián)電阻構(gòu)成的第二分壓電路和控制器，所述控制器內(nèi)設(shè)置有欠壓判斷模塊、過流判斷模塊、過壓判斷模塊和主控制器；所述輸入級(jí)過流過壓欠壓保護(hù)模塊輸入端與所述第一分壓電路并聯(lián)，輸入端還依次與所述傳感電阻和場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)；所述第一分壓電路將檢測(cè)到的輸入端電壓信號(hào)輸入所述欠壓判斷模塊內(nèi)與預(yù)設(shè)的欠壓保護(hù)閾值比較；所述傳感電阻將檢測(cè)到的電流信號(hào)輸入所述過流判斷模塊內(nèi)與預(yù)設(shè)的過流保護(hù)閾值比較，所述欠壓判斷模塊和過流判斷模塊分別將其比較結(jié)果輸入所述主控制器；所述場(chǎng)效應(yīng)管源極連接所述輸入級(jí)過流過壓欠壓保護(hù)模塊輸出端，在該輸出端與所述場(chǎng)效應(yīng)管源極之間并聯(lián)所述第二分壓電路；所述第二分壓電路將檢測(cè)到的輸出端電壓信號(hào)輸入所述過壓判斷模塊內(nèi)，與預(yù)設(shè)的過壓保護(hù)閾值比較，并將比較結(jié)果輸入所述主控制器內(nèi)；所述主控制器根據(jù)各比較結(jié)果控制所述場(chǎng)效應(yīng)管斷開/導(dǎo)通。

所述欠壓判斷模塊內(nèi)的欠壓保護(hù)閾值V_undervoltag。為：V_undervoltage＝V_in×(R2/(R1+R2))，式中，V_in是所述輸入級(jí)過流過壓欠壓保護(hù)模塊的輸入電壓，R1、R2是所述第一分壓電路中兩個(gè)串聯(lián)的電阻。

所述過流判斷模塊內(nèi)的過流保護(hù)閾值I_overcurrent為：I_overcurrent＝V_senseset/Rsense，式中，V_senseset為所述傳感電阻兩端預(yù)設(shè)電壓，Rsense為所述傳感電阻的阻值。

所述過壓判斷模塊內(nèi)的過壓保護(hù)閾值V_overvoltage為：V_overvoltage＝V_out×(R4/(R3+R4))，式中，V_out是所述輸入級(jí)過流過壓欠壓保護(hù)模塊的輸出電壓，R3、R4是所述第二分壓電路中兩個(gè)串聯(lián)的電阻。