[發(fā)明專利]一種井下數(shù)字電源系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811383851.3
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109256993A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳宇楊;蔡鵬飛;代春生;何正松
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市德克韋爾能源技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02P9/10
• 分類號: H02P9/10
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務(wù)所有限公司 44215
• 代理人: 劉克寬

本發(fā)明提供一種井下數(shù)字電源系統(tǒng)，包括泥漿發(fā)電機和接在泥漿發(fā)電機的輸出端的整流模塊，所述整流模塊把泥漿發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)交流電轉(zhuǎn)換為整流電后輸出，還包括：補償波動開關(guān)，其在泥漿發(fā)電機輸出的感應(yīng)交流電的電壓振幅超過預(yù)設(shè)范圍時導(dǎo)通；功率負載，其經(jīng)待導(dǎo)通的補償波動開關(guān)連接整流模塊的輸出端。在泥漿發(fā)電機的轉(zhuǎn)子和渦輪葉片不同步時，泥漿發(fā)電機輸出的感應(yīng)交流電的電壓振幅不在預(yù)設(shè)的電壓振幅范圍內(nèi)，此時補償波動開關(guān)導(dǎo)通，使得整流模塊輸出的整流電接入功率負載中，此時泥漿發(fā)電機的動態(tài)負載瞬時增加，使得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速瞬時降低，轉(zhuǎn)子趨向穩(wěn)定，然后渦輪葉片通過磁耦合帶動轉(zhuǎn)子提高轉(zhuǎn)速，在此過程中渦輪葉片和轉(zhuǎn)子會趨向同步。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字電源領(lǐng)域，特別涉及一種井下數(shù)字電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨鉆測量儀器廣泛應(yīng)用在油氣開發(fā)中，其主要用于測量評估油氣地層和控制鉆井軌跡。現(xiàn)主要使用電池或泥漿發(fā)電機給隨鉆測量儀器供電，由于電池的容量有限會導(dǎo)致井下儀器的工作時間受到限制，目前通常使用泥漿發(fā)電機給隨鉆測量儀器供電。

泥漿發(fā)電機提供感應(yīng)交流電，再由直流轉(zhuǎn)換電源把該感應(yīng)交流電轉(zhuǎn)換成直流電后給隨鉆測量儀器供電，泥漿發(fā)電機的具體結(jié)構(gòu)和提供感應(yīng)交流電的具體過程如下：泥漿發(fā)電機包括渦輪葉片、轉(zhuǎn)子、定子線圈和兩組磁鐵，其中一組磁鐵與渦輪葉片固定連接，另一組磁鐵與轉(zhuǎn)子連接，轉(zhuǎn)子位于定子線圈內(nèi)；井下泥漿流動使泥漿發(fā)電機的渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，則與渦輪葉片固定連接的磁鐵也隨之旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的磁鐵通過磁耦合帶動另一組與轉(zhuǎn)子固定連接的磁鐵旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子會在定子線圈中旋轉(zhuǎn)，從而使得泥漿發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)交流電。通常泥漿發(fā)電機的定子線圈會繞成三組，從而使得泥漿發(fā)電機輸出三相交流電，三相交流電的電壓取決于泥漿的流速和負載電流。

由于泥漿發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是由渦輪葉片通過磁耦合帶動旋轉(zhuǎn)的，若泥漿流速不穩(wěn)定或負載電流大幅度變化，則會導(dǎo)致渦輪葉片轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和渦輪葉片之間出現(xiàn)非同步現(xiàn)象。若轉(zhuǎn)子和渦輪葉片之間的非同步超過一定程度，則泥漿發(fā)電機會出現(xiàn)脫載現(xiàn)象，此時渦輪葉片會出現(xiàn)破壞性的高速旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子會出現(xiàn)時快時慢的不穩(wěn)定轉(zhuǎn)動，此時泥漿發(fā)電機會進行不可糾正的停機以保護渦輪葉片和轉(zhuǎn)子。在泥漿發(fā)電機進行停機后若要令泥漿發(fā)電機恢復(fù)工作，則需要使泥漿停止流動后再次啟動泥漿發(fā)電機。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)字電源系統(tǒng)，其在泥漿發(fā)電機的轉(zhuǎn)子和渦輪葉片出現(xiàn)非同步現(xiàn)象后，能避免該非同步超過一定程度，從而避免泥漿發(fā)電機出現(xiàn)脫載現(xiàn)象。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種井下數(shù)字電源系統(tǒng)，包括泥漿發(fā)電機和接在泥漿發(fā)電機的輸出端的整流模塊，所述整流模塊把泥漿發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)交流電轉(zhuǎn)換為整流電后輸出，還包括：

波動開關(guān)，其在泥漿發(fā)電機輸出的感應(yīng)交流電的電壓振幅超過預(yù)設(shè)范圍時導(dǎo)通；

功率負載，其經(jīng)待導(dǎo)通的波動開關(guān)連接整流模塊的輸出端。

優(yōu)選地，包括依次連接的信號采集模塊、控制器和補償PWM模塊，所述補償PWM模塊連接波動開關(guān)，所述信號采集模塊連接泥漿發(fā)電機的輸出端以獲取感應(yīng)交流電的電壓信號，所述控制器包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時能夠?qū)崿F(xiàn)以下步驟：接收來自信號采集模塊的感應(yīng)交流電的電壓信號，并根據(jù)所述電壓信號判斷所述感應(yīng)交流電的電壓振幅是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，若判斷出所述感應(yīng)交流電的電壓振幅不在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則控制補償PWM模塊輸出PWM脈沖以驅(qū)動補償波動開關(guān)導(dǎo)通。

優(yōu)選地，所述信號采集模塊還連接功率負載以獲取功率負載的功率信號，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時還能夠?qū)崿F(xiàn)以下步驟：在補償波動開關(guān)導(dǎo)通后，接收來自信號采集模塊的功率負載的功率信號，并根據(jù)所述功率信號判斷所述功率負載的功率是否大于預(yù)設(shè)功率閾值，若判斷出所述功率負載的功率大于預(yù)設(shè)功率閾值，則控制補償PWM模塊不輸出PWM脈沖以關(guān)閉補償波動開關(guān)。