一種基于并聯(lián)均流技術(shù)的開關(guān)電源電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種用于智能鉆井工具的井下電源電路，特別是設(shè)及一種基于并 聯(lián)均流技術(shù)的反激式開關(guān)電源電路，屬于石油天然氣鉆井領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電源是電子設(shè)備的屯、臟，其質(zhì)量好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性能，而且設(shè)備 故障的60%都與電源有著直接的關(guān)系?，F(xiàn)在電子產(chǎn)品使用的電源大致分為線性穩(wěn)壓電源 和開關(guān)穩(wěn)壓電源，線性穩(wěn)壓電源的功率器件工作在放大區(qū)，缺點是變換效率低，一般只有 30% -60%，開關(guān)穩(wěn)壓電源的功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，變換效率可達70% -95%。
[0003] 根據(jù)負載對供電可靠性要求不同，開關(guān)穩(wěn)壓電源有=種運行工作模式：集中式單 機運行模式，此種方式只有一個電源給負載供電；并聯(lián)運行模式，此種方式利用多臺電源并 聯(lián)給負載供電，每個電源平均承載負載功率；并聯(lián)冗余運行模式，采用多臺穩(wěn)壓模塊并聯(lián)給 負載供電，另有n臺并聯(lián)電源作為后備電源，當前工作模塊出現(xiàn)故障時，后備模塊即可投入 運行。集中式單機運行模式結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但可靠性差；并聯(lián)運行模式和并聯(lián)冗余運行 模式可靠性較高，但成本也較高。并聯(lián)運行是電源技術(shù)的發(fā)展方向之一，也是實現(xiàn)組合大功 率電源系統(tǒng)的關(guān)鍵。
[0004] 采用泥漿滿輪發(fā)電機進行供電的智能鉆井工具，具有鉆井液流量波動大、泥漿滿 輪發(fā)電機產(chǎn)生的交流電壓波動范圍寬W及用電負載功率較大等特點，采用反激式開關(guān)電源 技術(shù)可獲得穩(wěn)定的直流電能輸出，但單塊穩(wěn)壓電源僅能獲得50W左右的電能輸出，無法滿 足大功率用電負載的需求，因此基于并聯(lián)均流技術(shù)，根據(jù)智能鉆井工具電子控制單元需求， 將多塊反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源并聯(lián)起來，獲得較大的輸出功率，增強智能鉆井工具攜帶負載 的能力，提高工具井下工作時的穩(wěn)定性和安全性，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種基于并聯(lián)均流技術(shù)的開關(guān)電 源電路。
[0006] 為了達到上述目的，本實用新型提供的基于并聯(lián)均流技術(shù)的開關(guān)電源電路包括： =相整流濾波電路和多個并聯(lián)的穩(wěn)壓電源；其中=相整流濾波電路包括=相全橋整流電路 和電容濾波電路，與泥漿滿輪發(fā)電機相連接，用于將泥漿滿輪發(fā)電機產(chǎn)生的=相低頻交流 電能轉(zhuǎn)換成粗直流電能，輸出至各并聯(lián)穩(wěn)壓電源；穩(wěn)壓電源的輸出與電子控制單元連接； 穩(wěn)壓電源包括反激式變壓器、高頻整流濾波電路、采樣反饋電路、PWM控制電路和均流電路， 其中：反激式變壓器的輸入端為并聯(lián)的穩(wěn)壓電源的輸入端，與=相整流濾波電路連接，反激 式變壓器的輸出端與高頻整流濾波電路的輸入端連接，高頻整流濾波電路的輸出端為穩(wěn)壓 電源的輸出端，與電子控制單元連接，采樣反饋電路的輸入端與反激式變壓器和高頻整流 濾波電路連接，采樣反饋電路的輸出端與PWM控制電路連接，均流電路的采樣輸入端與高 頻整流電路的輸出回路連接，均流電路具有均流信號端，各并聯(lián)的穩(wěn)壓電源中均流電路的 均流信號端均通過均流母線LS相互連接，均流電路的輸出端與采樣反饋電路連接，PWM控 制電路的輸出端與反激式變壓器連接。
[0007] 所述的均流電路包括：第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、 第二電容C2、第=電容C3和均流忍片Ul;其中：第八電阻R8的一端與高頻整流濾波電路的 輸出端連接，另一端與電子控制單元310連接；第九電阻R9的一端與高頻整流濾波電路的 輸出端連接，另一端與均流忍片Ul的第二引腳連接；第十電阻RlO的一端與電子控制單元 連接，另一端與均流忍片Ul的第一引腳連接；第十一電阻Rll的一端與均流忍片Ul的第五 引腳連接，另一端與采樣反饋電路13連接；第二電容C2的一端與均流忍片Ul的第一引腳 連接，另一端與均流忍片Ul的第八引腳連接；第=電容C3的一端與均流忍片Ul的第四引 腳連接，另一端與均流忍片Ul的第六引腳連接；均流忍片Ul的第=引腳為電源端，與巧V 電源連接，第四引腳為地線端，第屯引腳為均流信號輸入端，與均流母線LS連接。
[0008] 所述的均流忍片Ul采用UC29002D忍片。
[0009] 所述的=相整流濾波電路包括由整流二極管D1-D6組成的=相全橋整流電路 2101和第一至第四電解電容E1-E4組成的濾波電路；=相全橋整流電路的輸入端與泥漿滿 輪發(fā)電機的=相低頻交流電能輸出端U、V、W連接，=相全橋整流電路的輸出端與濾波電路 連接，在濾波電路中，第一電解電容El與第二電解電容E2串聯(lián)連接后，與第S電解電容E3 和第四電解電容E4串聯(lián)連接后再相互并聯(lián)連接，用于濾除S相全橋整流電路輸出直流電 能中的紋波成分，濾波電路的輸出電壓記為Vi。，其輸出端與各并聯(lián)的穩(wěn)壓電源連接。
[0010] 所述的反激式變壓器包括原邊繞組、副邊繞組、功率器件Ql及外圍電路；S相整 流濾波電路輸出的粗直流電能Vf。。輸入反激式變壓器的原邊繞組，在功率器件Ql導(dǎo)通的時 間內(nèi)，反激式變壓器將粗直流電能Vi。轉(zhuǎn)換成高頻交流電能，存儲在原邊繞組中，在功率器 件Ql關(guān)斷的時間內(nèi)，存儲在原邊繞組中的高頻交流電能傳遞到副邊繞組中，電容Cl和二 極管D7組成峰值保持電路，電阻Rl為電容Cl提供放電回路，反激式變壓器的副邊繞組為 反激式變壓器的輸出端。
[0011] 所述的高頻整流濾波電路包括半波整流電路和電容濾波電路；半波整流電路的輸 入端為高頻整流濾波電路的輸入端，與反激式變壓器的輸出端連接，半波整流電路由二極 管D8組成，用于在功率器件Ql關(guān)斷的時間內(nèi)對反激式變壓器輸出的高頻交流電壓進行半 波整流，電容濾波電路由電容E5組成，用于濾除半波整流電路輸出電壓中的紋波成分；高 頻整流濾波電路的輸出端與電子控制單元連接，二極管D9用于限制反向電壓。
[0012] 所述的采樣反饋電路包括電流采樣反饋電路和電壓采樣反饋電路，電流采樣反饋 電路由第四電阻R4采樣功率器件Ql的源級電流，經(jīng)第五電阻R5后與PWM控制電路中誤差 放大器的輸出信號進行比較，電壓采樣反饋電路從高頻整流濾波電路的電容濾波電路輸出 端采樣，經(jīng)第六電阻R6和第屯電阻R7分壓后與PWM控制電路中的參考電壓進行比較，與電 流采樣反饋電路組成雙環(huán)控制系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)PWM控制電路輸出脈沖信號在一個周期內(nèi)的 占空比值。
[0013] 本實用新型提供的基于并聯(lián)均流技術(shù)的開關(guān)電源電路的效果：可應(yīng)用于采用電子 控制單元的智能鉆井工具的供電系統(tǒng)中，根據(jù)負載需求，提供穩(wěn)定的直流電能，解決了單塊 開關(guān)電源電路輸出功率較低，難W滿足大功率負載需求的不足，W及多塊開關(guān)電源電路并 聯(lián)運行負載不均衡的問題，增強智能鉆井工具攜帶負載的能力，提高工具井下工作時的穩(wěn) 定性、安全性和使用壽命。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型提供的基于并聯(lián)均流技術(shù)的開關(guān)電源電路構(gòu)成框圖。
[0015] 圖2為本實用新型提供的基于并聯(lián)均流技術(shù)的開關(guān)電源電路中并聯(lián)均流電路 圖。
[0016] 圖3為本實用新型提供的基于并聯(lián)均流技術(shù)的開關(guān)電源電路中=相整流濾波電 路原理圖。
[0017] 圖4為本實用新型提供的基于并聯(lián)均流技術(shù)的開關(guān)電源電路中穩(wěn)壓電源一實施 例電路原理圖。
[0018] 圖5為本實用新型基于并聯(lián)均流技術(shù)的開關(guān)電源電路一實施例的均流效果測試 曲線圖。其中圖5(a)為各并聯(lián)的穩(wěn)壓電源的輸出電流隨著負載電流的增大的變化曲線；圖 5(b)為各并聯(lián)的穩(wěn)壓電源的輸出電流在不同負載電流下的均流曲線；圖5(c)為各并聯(lián)的 穩(wěn)壓電源的輸出電流在不同負載電流下的均流誤差曲線。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型提供的基于并聯(lián)均流技術(shù)的開關(guān)電源 電路進行詳細說明。
[0020] 本實用新型提供的基于并聯(lián)均流技術(shù)的開關(guān)電源電路基于脈寬調(diào)制開關(guān)電源理 論，將泥漿滿輪發(fā)電機產(chǎn)生的=相交流電能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電能輸出，根據(jù)負載需求，采 用并聯(lián)運行模式，將多個穩(wěn)壓電源并聯(lián)起來給負載供電，利用均流技術(shù)實現(xiàn)每個電源平均 承載負載功率，用于智能鉆井工具電子控制單元供電。
[0021] 如圖1所示，本實用新型提供的基于并聯(lián)均流技術(shù)的開關(guān)電源電路包括：
[0022] S相整流濾波電路210和多個并聯(lián)的穩(wěn)壓電源1