CN210201719U - 无线随钻仪发电机变流器并联装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无线随钻仪发电机变流器并联装置，保证每个电源模块的输出电压和电流均运行在给定参数值；该装置包括多个并联的发电机变流器单元和直流母线；所述发电机变流器单元包括电源模块、电流电压采样模块和PWM控制模块，所述电源模块的输出端与电流电压采样模块的输入端连接，所述电流电压采样模块的输出端与直流母线连接，所述直流母线连接负载；所述PWM控制模块的输入端连接电流电压采样模块，所述PWM控制模块的输出端连接电源模块。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线随钻测井录井技术领域，具体涉及一种无线随钻仪发电机变流器并联装置。
背景技术
随着随钻测井录井用电设备的不断增加，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个电源模块的输出参数(如电压、电流、功率)往往不能满足要求，片面提高单个电源模块功率的做法已经遇到瓶颈。
电源模块并联目前主要采用主从设置法和平均电流法，均无法实现冗余技术，使得并联电源模块的可靠性得不到很好的保证。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种无线随钻仪发电机变流器并联装置，保证每个电源模块的输出电压和电流均运行在给定参数值。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种无线随钻仪发电机变流器并联装置，该装置包括多个并联的发电机变流器单元和直流母线；
所述发电机变流器单元包括电源模块、电流电压采样模块和PWM控制模块，所述电源模块的输出端与电流电压采样模块的输入端连接，所述电流电压采样模块的输出端与直流母线连接，所述直流母线连接负载；所述PWM控制模块的输入端连接电流电压采样模块，所述PWM控制模块的输出端连接电源模块。
进一步的，所述电流电压采样模块包括电流传感器、电压传感器和前置滤波单元，所述电流传感器和电压传感器的输入端与电源模块连接，所述电流传感器和电压传感器的输出端分别与前置滤波单元和直流母线连接，所述前置滤波单元的输出端连接PWM控制模块。
进一步的，所述PWM控制模块包括误差比较器和单片机，所述误差比较器连接电流电压采样模块的输出端，所述误差比较器的输出端连接单片机，所述单片机的输出端连接电源模块。
进一步的，所述误差比较器由运算放大器和无源器件组成。
进一步的，所述电源模块包括输入整流滤波单元、全桥拓扑单元、输出整流滤波单元和辅助电源单元，所述输入整流滤波单元的输入端连接交流电，所述全桥拓扑单元包括全桥电路和高频变压器，所述全桥电路的输入端连接输入整流滤波单元的输出端，所述全桥电路的控制端连接PWM控制模块，所述全桥电路的输出端连接高频变压器的初级线圈，所述高频变压器的次级线圈连接输出整流滤波单元，所述输出整流滤波单元连接电流电压采样模块。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型将多个发电机变流器输出进行并联，多个变流器像一个整体一样工作，同时通过均流技术使整个供电系统的性能得到优化，以供后级大功率用电设备使用；
(2)当某个电源模块发生故障时，不影响整个电源系统的正常工作，电源系统应有足够的负载能力；
(3)本实用新型体积小，便于安装，易于维护，稳定性高，能够持续安全运行。
(4)本实用新型未改变电源模块的内部电路结构，确保电源系统的高可靠性。
附图说明
图1是本实用新型实施例的无线随钻仪发电机变流器并联装置结构图；
图2是本实用新型实施例的电源模块结构图；
其中，1、发电机变流器单元，2、电源模块，3、电流电压采样模块，4、PWM控制模块，5、直流母线，6、负载。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型提供了一种无线随钻仪发电机变流器并联装置，请参阅附图1，所述无线随钻仪发电机变流器并联装置包括多个并联的发电机变流器单元1和直流母线5。
具体地，所述发电机变流器单元1包括电源模块2、电流电压采样模块3和PWM控制模块4，所述电源模块2的输出端与电流电压采样模块3的输入端连接，所述电流电压采样模块3的输出端与直流母线5连接，所述直流母线5连接负载6；所述PWM控制模块4的输入端连接电流电压采样模块3，所述PWM控制模块4的输出端连接电源模块2。
在本实施例中，所述发电机变流器单元1的数量至少为两个，即电源模块2的数量至少为两个。每个电源模块2从电路拓扑到机械结构均相同，均可以独立工作，单个电源模块具有输出恒压限流的功能和必要的输入输出保护电路。
当两个以上电源模块2组合在一起时，输入端保持不变，输出端通过电流电压采样模块3接入到直流母线上，电流电压采样模块3的反馈线接入PWM控制模块4，通过PWM控制模块均流控制协同工作，形成一个新的电源整体。
请参阅附图2，所述电源模块包括输入整流滤波单元、全桥拓扑单元、输出整流滤波单元和辅助电源单元，所述输入整流滤波单元将输入交流电转化为便于调制的直流电，并输出至全桥拓扑单元的全桥电路；所述全桥拓扑单元包括全桥电路和高频变压器，在PWM信号的控制下，将输入滤波整流单元输出的直流电进行电力变化，转换成幅度和占空比可控的高频交流电，并输出至输出整流滤波单元；所述输出整流滤波单元将全桥拓扑单元输出的高频交流电进行整流/滤波，从而得到预设的直流输出；所述辅助电源单元为整个电路的芯片提供必须的供电(±12V/+5V)。
在本实施例中，所述输入整流滤波单元和输出整流滤波单元采用现有的整流滤波电路结构，在本申请中不再赘述。所述辅助电源单元采用现有的技术结构，在本申请中不再赘述。
在本实施例中，所述电流电压采样模块3，用于采集相对应的电源模块的输出电压和电流信号，将输出电压和电流信号转化成小信号送入PWM控制模块。
所述电流电压采样模块3包括电流传感器、电压传感器和前置滤波单元，所述电流传感器和电压传感器的输入端与电源模块连接，所述电流传感器和电压传感器的输出端分别与前置滤波单元的输入端和直流母线连接，所述前置滤波单元的输出端与PWM控制模块连接。
电流传感器和电压传感器采集的电源模块输出的电压和电流信号，经过前置滤波单元滤波后，输出至PWM控制模块。所述前置滤波单元采用现有的滤器电路实现。
在本实施例中，所述PWM控制模块，用于将采集到的输出电压电流信号进行比较，产生PWM控制信号，驱动相应的电源模块的全桥拓扑单元工作，从而保证每个电源模块的输出电压和电流均运行在给定参数值。
所述PWM控制模块包括由运放器件和无源器件(电阻电容)组成的误差比较器和单片机，所述误差比较器的输入端与电流电压采样模块连接，输出端连接单片机，所述单片机连接误差比较器，负责智能判断并联设备的数量、每个电源单元的工作状况以及输出功率的变化情况，从而给出合适的预设值，与电流电压信号比较后，产生PWM控制信号，输出至电源模块，驱动相应的电源模块的全桥拓扑单元工作。
在本实施例中，所述直流母线，用于将所有电源模块的输出汇流到一对母线上，为负载提供输出接口。
本实施例提出的无线随钻仪发电机变流器并联装置安装在GN700无线随钻仪系统上，体积小，便于安装，易于维护。该无线随钻仪发电机变流器并联装置应用于油井下的无线随钻仪测井系统，用于协同多个发电机变流器工作；该产品能在125°高温，100MPa高压，1000g/ms强震动下持续稳定工作；输出电压误差：±0.5V，输出电流不平衡度：≤1％。
如图1所示，本实用新型提出的一种无线随钻仪发电机变流器并联装置使用时，每个电流电压采样模块采集相对应的电源模块的输出电压和电流信号，将输出电压和电流信号转化成小信号送入相应的PWM控制模块，PWM控制模块将采集到的输出电压电流信号进行比较，产生PWM控制信号，驱动相应的电源模块的主拓扑电路工作，从而保证每个电源模块的输出电压和电流均运行在给定参数值。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
(1)本实用新型将多个发电机变流器输出进行并联，多个变流器像一个整体一样工作，同时通过均流技术使整个供电系统的性能得到优化，以供后级大功率用电设备使用；
(2)当某个电源模块发生故障时，不影响整个电源系统的正常工作，电源系统应有足够的负载能力；
(3)本实用新型体积小，便于安装，易于维护，稳定性高，能够持续安全运行。
(4)本实用新型未改变电源模块的内部电路结构，确保电源系统的高可靠性。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (5)
1.一种无线随钻仪发电机变流器并联装置，其特征是，包括多个并联的发电机变流器单元和直流母线；
所述发电机变流器单元包括电源模块、电流电压采样模块和PWM控制模块，所述电源模块的输出端与电流电压采样模块的输入端连接，所述电流电压采样模块的输出端与直流母线连接，所述直流母线连接负载；所述PWM控制模块的输入端连接电流电压采样模块，所述PWM控制模块的输出端连接电源模块。
2.根据权利要求1所述的无线随钻仪发电机变流器并联装置，其特征是，所述电流电压采样模块包括电流传感器、电压传感器和前置滤波单元，所述电流传感器和电压传感器的输入端与电源模块连接，所述电流传感器和电压传感器的输出端分别与前置滤波单元和直流母线连接，所述前置滤波单元的输出端连接PWM控制模块。
3.根据权利要求1所述的无线随钻仪发电机变流器并联装置，其特征是，所述PWM控制模块包括误差比较器和单片机，所述误差比较器连接电流电压采样模块的输出端，所述误差比较器的输出端连接单片机，所述单片机的输出端连接电源模块。
4.根据权利要求3所述的无线随钻仪发电机变流器并联装置，其特征是，所述误差比较器由运算放大器和无源器件组成。
5.根据权利要求1所述的无线随钻仪发电机变流器并联装置，其特征是，所述电源模块包括输入整流滤波单元、全桥拓扑单元、输出整流滤波单元和辅助电源单元，所述输入整流滤波单元的输入端连接交流电，所述全桥拓扑单元包括全桥电路和高频变压器，所述全桥电路的输入端连接输入整流滤波单元的输出端，所述全桥电路的控制端连接PWM控制模块，所述全桥电路的输出端连接高频变压器的初级线圈，所述高频变压器的次级线圈连接输出整流滤波单元，所述输出整流滤波单元连接电流电压采样模块。
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| CN201921675300.4U CN210201719U (zh) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 无线随钻仪发电机变流器并联装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112671258A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-16 | 济南新吉纳远程测控股份有限公司 | 一种高温驱动器短节及其控制方法 |
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- 2019-09-30 CN CN201921675300.4U patent/CN210201719U/zh active Active
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