[發(fā)明專利]用于油田井下環(huán)境中的電磁感應耦合充電裝置及充電方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010001077.6
• 申請日: 2020-01-01
• 公開（公告）號: CN110994808B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 劉偉;劉均;王文天;閆文迪;龔成生;吳潤龍;王廣宇
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H01F38/14
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

1.一種用于油田井下環(huán)境中的電磁感應耦合充電裝置，其特征在于：這種用于油田井下環(huán)境中的電磁感應耦合充電裝置包括地面主機、投撈儀、井下裝置，地面主機與投撈儀通過電纜連接，投撈儀下端設置原邊能量發(fā)射線圈，井下裝置設置于套管內；地面主機包含直流電源、電力載波井上端；投撈儀包含DC-DC降壓模塊、控制模塊、電壓電流相位檢測模塊、驅動電路、高頻逆變電路、原邊補償電路、無線通訊模塊投撈儀端、電力載波通訊投撈儀端均設置在投撈儀上，井下裝置包含副邊能量拾取線圈、副邊補償電路、整流濾波電路、電池組、電壓電流檢測模塊、信號處理模塊、無線通訊模塊井下端；

圓柱形磁芯通過四氟乙烯支撐架固定在投撈儀上，圓柱形磁芯有中心孔，四氟乙烯支撐架為丁字型的，四氟乙烯支撐架的豎直部分穿過中心孔插入支撐頭中，原邊能量發(fā)射線圈纏繞于圓柱形磁芯外，支撐頭處設置卡槽，溫度傳感器安裝于卡槽中；副邊能量拾取線圈置于井下裝置上，副邊能量拾取線圈纏繞四氟乙烯骨架上，四氟乙烯骨架為筒形的，筒形磁芯內壁的兩端具有環(huán)形卡臺，筒形磁芯包繞在副邊能量拾取線圈外，且其兩端環(huán)形卡臺分別套四氟乙烯骨架兩端；原邊能量發(fā)射線圈繞組直徑小于副邊能量拾取線圈，電池組充電時，隨著投撈儀的下放，原邊能量發(fā)射線圈同軸套入副邊能量拾取線圈中，實現(xiàn)非接觸電磁耦合充電，充電完成后，通過將投撈儀上提，將原邊能量發(fā)射線圈從井內提出；

工作時，地面主機上電，通過電纜供電投撈儀，此時所述用于油田井下環(huán)境中的電磁感應耦合充電裝置輸入電壓為試充電電壓，向井內下放投撈儀，地面主機和投撈儀進行電力載波通信檢測，同時開啟無線通訊模塊投撈儀端，投撈儀通過電纜長度和井下裝置進行粗定位，此時，無線通訊模塊投撈儀端和無線通訊模塊井下端接駁，開啟投撈儀充電開關，充電裝置進入試充電狀態(tài)，隨著電纜緩緩下放，原邊能量發(fā)射線圈通過電磁耦合感應到副邊能量拾取線圈，通過電纜調整投撈儀位置，電路從試充電空載狀態(tài)到試充電最大負載狀態(tài)，固定電纜，投撈儀精準定位成功，切換地面主機電壓至正常充電電壓，非接觸充電裝置進入正式充電狀態(tài)，電磁感應耦合充電裝置開始工作；為提高裝置電能傳輸功率和效率，原邊能量發(fā)射線圈和高頻逆變電路之間裝有原邊補償電路，副邊能量拾取線圈和整流濾波電路之間裝有副邊補償電路，副邊補償電路采用串聯(lián)電容補償方式，原邊補償電路采用既可串聯(lián)電容補償又可并聯(lián)電容補償的復合拓撲補償方式，控制模塊通過控制開關、開關、開關的開合狀態(tài)進行切換，切換到原邊串聯(lián)電容補償時，充電裝置恒流輸出，電池恒流充電，切換到原邊并聯(lián)電容補償時，充電裝置恒壓輸出，電池恒壓充電；為保證非接觸電磁耦合電路穩(wěn)定工作，設置反饋環(huán)節(jié)，采集原邊能量發(fā)射線圈電流電壓以及相位信號反饋到控制模塊，控制模塊改變頻率調整充電頻率；為保證電池充電狀態(tài)正常，通過無線通信模塊反饋電池信息到控制模塊；溫度傳感器采集溫度信息，聯(lián)同電壓電流數據通過電力載波一同傳到地面主機。

2.根據權利要求1所述的用于油田井下環(huán)境中的電磁感應耦合充電裝置，其特征在于：所述的原邊能量發(fā)射線圈和副邊能量拾取采用螺線管式，圓柱形磁芯及筒形磁芯均為錳鋅功率型鐵氧體磁芯。

3.根據權利要求2所述的用于油田井下環(huán)境中的電磁感應耦合充電裝置，其特征在于：所述的原邊能量發(fā)射線圈和副邊能量拾取線圈的外壁上均留有小孔，方便水進入，平衡壓力，原邊能量發(fā)射線圈和副邊能量拾取線圈均浸于井下液體環(huán)境中。