CN211086635U - 一种瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路 - Google Patents

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张庆乐
杨爱锋
耿春娜
李金奇
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Abstract

本实用新型公开了一种瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路，包括DSP核心板、磁耦隔离电路、智能功率模块、发射天线、功率吸收电路和发射电流采集电路，DC/DC电源电路为发射电路供电，智能功率模块包括驱动电路、功放电路、保护电路和监测电路；DSP核心板产生两路PWM方波信号，经过磁耦隔离电路，再经驱动电路实现对功放电路MOSFET功放管的开关控制，功放电路根据驱动电路的控制逻辑转换成对发射天线的交流激励。瞬变场过套管发射电路放弃传统复杂的发射电路形式，采用集成的智能功率模块作为桥功率变换电路，其内部将发射驱动电路、功放电路、过流、过压、欠压和过热保护电路集成在一起，形式简单易控。

Description

一种瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路
技术领域
本实用新型属于油田测井系统领域，特别涉及该领域中的一种瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路。
背景技术
瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路，通过DSP发送逻辑控制信号，然后经过磁耦隔离，控制功率桥路，将直流信号转换为双极性方波信号，然后通过发射线圈产生一次场以激发二次场。其工作原理如图1所示。
发射功放电路采用全桥式逆变电源拓扑(H型拓扑)。当图中两个A开关导通时两个B开关截止，当图中两个B开关导通时两个A开关截止。通过AB开关的导通和关断，最终产生双极性方波，从而驱动电磁探头向外发射磁场。
传统的发射电路采用驱动电路+功放管等分立元件以及三极管级联推动设计形式，电路设计复杂，而且不容易控制。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路。
本实用新型采用如下技术方案：
一种瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路，其改进之处在于：包括DSP核心板、磁耦隔离电路、智能功率模块、发射天线、功率吸收电路和发射电流采集电路，DC/DC电源电路为发射电路供电，智能功率模块包括驱动电路、功放电路、保护电路和监测电路；DSP核心板产生两路PWM方波信号，经过磁耦隔离电路，再经驱动电路实现对功放电路MOSFET功放管的开关控制，功放电路根据驱动电路的控制逻辑转换成对发射天线的交流激励。
进一步的，功率吸收电路采用由双向TVS管构成的无源恒压钳位电路，发射电路正向供电和反向供电时TVS管不工作，在停止供电时刻由TVS管续流。
进一步的，发射电流采集电路采用在发射线圈中串入取样电阻的方式。
进一步的，串入的是两个0.05Ω的纯电阻。
本发明的有益效果是：
瞬变场过套管发射电路放弃传统复杂的发射电路形式，采用集成的智能功率模块作为桥功率变换电路，其内部将发射驱动电路、功放电路、过流、过压、欠压和过热保护电路集成在一起，形式简单易控。
考虑到发射电路发射关断瞬间具有很大过冲的特点，采用由双向TVS管构成的无源恒压钳位电路进行功率吸收，该功率吸收电路不仅可以吸收过冲能量，减小电流关断时间，也能改善发射电流后沿。
传统的发射电流采集采用电流传感器模块，缺陷是采集的发射波形容易发射畸变，为了高速、准确、不失真地记录发射电流波形，采用在发射线圈中串入取样电阻方式进行电流采集。
附图说明
图1是发射电路的工作原理图；
图2是发射电路的原理框图；
图3是功率吸收电路的组成示意图；
图4是发射电流采集电路的组成示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本发明。
实施例1，本实施例公开了一种瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路，通过DSP发送逻辑控制信号，然后经过磁耦隔离，控制功率桥路，将直流信号转换为双极性方波信号，然后通过发射线圈产生一次场以激发二次场。本发明提出的发射电路原理及设计属于创新设计，放弃了传统的发射电路形式，具有驱动能力强、发射导通电阻低、发射关断时间短等优点。
放弃传统的发射电路形式，采用集成的智能功率模块作为桥功率变换电路，智能功率模块将发射驱动电路、功放电路、过流、过压、欠压和过热保护电路集成在一起，电路简单易控。瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路主要由时序信号产生电路、磁耦隔离电路、桥功率变换电路、功率吸收电路和发射电流采集电路等部分组成。其原理框图如图2所示。
其中，DSP核心板产生两路PWM方波信号，经过磁耦隔离电路，再经驱动电路实现对MOSFET功放管的开关控制；功放电路根据驱动电路的控制逻辑转换成对发射天线的交流激励；保护电路对智能功率模块进行过压、欠压、过流保护。
功率吸收电路：考虑到发射电路发射关断瞬间具有很大过冲的特点，采用由双向TVS管构成的无源恒压钳位电路进行功率吸收，该功率吸收电路不仅可以吸收过冲能量，减小电流关断时间，也能改善发射电流后沿。功率吸收电路如图3所示。
发射电路正向供电和反向供电时TVS管不工作，在停止供电时刻由TVS管续流。在发射机停止供电时刻，TVS管能够快速由高阻抗变为低阻抗，吸收能量，并且把两端电压钳在固定值。
设发射电流为i0(t)，发射电流幅值为i0(t0)，Ut为TVS管的钳位电压。则发射电流关断时刻有如下公式：
Figure BDA0002329607020000031
当发射电流将为0时得到关断时间td：
Figure BDA0002329607020000032
与电感相比，发射线圈的等效电阻很小，可以可以忽略等效电阻对发射电流关断时间的影响，对公式求导可得：
Figure BDA0002329607020000033
由于Ut和L都为固定值，因此i0'[t]为常数，认为发射电流关断时刻线性下降。由公式(2)和公式(3)可以看出，当改变TVS管的钳位电压值Ut时，可以改变发射电流下降沿斜率大小，当增加钳位电压值时，可减小发射电流关断时间。因此，在电子开关能够承受的范围内，选择足够高钳位电压的TVS管，可以得到较大的电流下降率，使关断时间减小。
发射电流采集电路设计：为了高速、准确、不失真地记录发射电流波形，采用在发射线圈中串入取样电阻方式进行电流采集。瞬变发射电流电路中，选用了两个0.05Ω相串接的纯电阻串行接入发射线圈中。由于发射线圈电阻约很小，如果取样电阻较大，就会减小发射电流，降低发射效率。图4为电流取样原理图。

Claims (4)

1.一种瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路，其特征在于：包括DSP核心板、磁耦隔离电路、智能功率模块、发射天线、功率吸收电路和发射电流采集电路，DC/DC电源电路为发射电路供电，智能功率模块包括驱动电路、功放电路、保护电路和监测电路；DSP核心板产生两路PWM方波信号，经过磁耦隔离电路，再经驱动电路实现对功放电路MOSFET功放管的开关控制，功放电路根据驱动电路的控制逻辑转换成对发射天线的交流激励。
2.根据权利要求1所述的瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路，其特征在于：功率吸收电路采用由双向 TVS 管构成的无源恒压钳位电路，发射电路正向供电和反向供电时TVS 管不工作，在停止供电时刻由 TVS 管续流。
3.根据权利要求1所述的瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路，其特征在于：发射电流采集电路采用在发射线圈中串入取样电阻的方式。
4.根据权利要求3所述的瞬变场过套管电阻率测井系统发射电路，其特征在于：串入的是两个0.05Ω的纯电阻。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112302624A (zh) * 2020-11-03 2021-02-02 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种井中发射井中接收的瞬变过套管电阻率仪及其运行方法

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