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一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的非接觸式電能傳輸系統(tǒng)

  • 專利類型:發(fā)明專利
  • 有效期:不限
  • 發(fā)布日期:2021-09-26
  • 技術(shù)成熟度:通過小試
交易價(jià)格: ¥面議
  • 法律狀態(tài)核實(shí)
  • 簽署交易協(xié)議
  • 代辦官方過戶
  • 交易成功

專利推薦

  • 技術(shù)(專利)類型 發(fā)明專利
  • 申請?zhí)?專利號 CN201210249803.1 
  • 技術(shù)(專利)名稱 一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的非接觸式電能傳輸系統(tǒng) 
  • 項(xiàng)目單位 北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所
  • 發(fā)明人 解慶,蘇靜靜,白玉新,馬志新,李廣偉,羅翔,張建國 
  • 行業(yè)類別 智慧健康-其他
  • 技術(shù)成熟度 通過小試
  • 交易價(jià)格 ¥面議
  • 聯(lián)系人 褚王寒
  • 發(fā)布時(shí)間 2021-09-26  
  • 01

    項(xiàng)目簡介

    本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的非接觸式電能傳輸系統(tǒng),包括高頻逆變器、旋轉(zhuǎn)變壓器、以及電源變換器;旋轉(zhuǎn)變壓器的初級安裝在中心鉆桿上,次級安裝在非旋轉(zhuǎn)外套上;高頻逆變器固定在中心鉆桿中位于泥漿發(fā)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)變壓器之間,電源變換器安裝在電子控制單元;泥漿發(fā)電機(jī)輸出的低頻三相交流信號經(jīng)高頻逆變器轉(zhuǎn)換為高頻單相交流信號,并輸出給旋轉(zhuǎn)變壓器的初級,旋轉(zhuǎn)變壓器的初級與次級間通過感應(yīng)電磁耦合傳遞能量,再通過旋轉(zhuǎn)變壓器的次級輸出給電源變換器。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的電能從轉(zhuǎn)子到定子的非接觸式的耦合傳輸,并滿足井下近鉆頭處隨鉆儀器設(shè)備的大功率供電需求。
    展開
  • 02

    說明書

    1.一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的非接觸式電能傳輸系統(tǒng),其特征在于:包括高頻逆變器、
    旋轉(zhuǎn)變壓器、以及電源變換器;所述旋轉(zhuǎn)變壓器的初級安裝在中心鉆桿上,次級安裝在非旋
    轉(zhuǎn)外套上;高頻逆變器固定在中心鉆桿中位于泥漿發(fā)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)變壓器之間,電源變換器安
    裝在電子控制單元;泥漿發(fā)電機(jī)輸出的低頻三相交流信號經(jīng)高頻逆變器轉(zhuǎn)換為高頻單相交流
    信號,并輸出給旋轉(zhuǎn)變壓器的初級,旋轉(zhuǎn)變壓器的初級與次級間通過感應(yīng)電磁耦合傳遞能量,
    再通過旋轉(zhuǎn)變壓器的次級輸出給電源變換器;
    所述電源變換器包括第二整流濾波電路、第二保護(hù)電路、軟啟動電路、第二PWM控制電
    路、移相全橋ZVS變換電路、以及多路DCDC模塊;電源變換器中的第二整流濾波電路將旋轉(zhuǎn)
    變壓器的次級輸出的高頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電,分別輸送給軟啟動電路、第二保護(hù)電路、移
    相全橋ZVS變換電路;在初始上電時(shí)第二PWM控制電路由軟啟動電路的+15V供電,第二PWM
    控制電路被激發(fā)后便輸出2組,共4路PWM信號,A、B路相位差180度,C、D路相位差180
    度,分別控制著全橋ZVS變換電路的4組開關(guān)器件,所述4組開關(guān)器件的前2組為超前臂,
    后2組為滯后臂;第二保護(hù)電路進(jìn)行電壓電流采集與運(yùn)算形成保護(hù)信號對第二PWM控制電路
    進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,當(dāng)發(fā)生過壓過流情況便關(guān)閉PWM輸出;移相全橋ZVS變換電路接收到來自第
    二全橋驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號后,結(jié)合開關(guān)管并聯(lián)電容和變壓器的漏電感作為諧振元件使
    四組開關(guān)器件依次在零電壓下導(dǎo)通;超前臂與滯后臂之間的驅(qū)動信號存在移相角α,通過輸
    出電壓的閉環(huán)反饋以及PI調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)α角的大小,實(shí)現(xiàn)了+48V直流電穩(wěn)壓控制輸出;多路
    DCDC模塊再將所述+48V直流電轉(zhuǎn)換為多路±15V、+5V穩(wěn)定直流電輸送隨鉆儀器和液壓動力
    組件。
    2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的非接觸式電能傳輸系統(tǒng),其特征
    在于:所述高頻逆變器包括第一整流濾波電路、第一保護(hù)電路、DCDC模塊、第一PWM控制電
    路、第一全橋驅(qū)動電路、全橋變換電路,以及諧振補(bǔ)償電路;泥漿發(fā)電機(jī)輸出的低頻三相交
    流信號經(jīng)高頻逆變器中的第一整流濾波電路轉(zhuǎn)換為直流電分別輸出給DCDC模塊、第一保護(hù)電
    路以及全橋變換電路;第一PWM控制電路由DCDC模塊產(chǎn)生的+15V供電,并向第一全橋驅(qū)動
    電路發(fā)出PWM脈沖控制信號;第一保護(hù)電路進(jìn)行電壓電流采集與運(yùn)算形成保護(hù)信號對第一PWM
    控制電路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,當(dāng)發(fā)生過壓過流情況則關(guān)閉PWM輸出;全橋變換電路接收到來自第
    一全橋驅(qū)動電路經(jīng)放大隔離輸出的PWM驅(qū)動信號,對全橋開關(guān)器件依次進(jìn)行開關(guān)控制,通過
    全橋高頻正反導(dǎo)通從而使直流電轉(zhuǎn)換為高頻脈沖交流電,最后經(jīng)過諧振補(bǔ)償電路輸出給旋轉(zhuǎn)
    變壓器的初級。
    3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的非接觸式電能傳輸系統(tǒng),其特征
    在于:所述旋轉(zhuǎn)變壓器初級次級的繞組與磁芯間的氣隙均為2mm;旋轉(zhuǎn)變壓器初級的繞組與
    次級的繞組的線圈匝數(shù)比為16:20。
    4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的非接觸式電能傳輸系統(tǒng),其特征
    在于:所述電源變換器還包括數(shù)據(jù)采集電路和數(shù)據(jù)處理電路;數(shù)據(jù)處理電路由32位微處理器
    以及外圍電路組成,將數(shù)據(jù)采集電路采集來的電壓電流信號以及其他電源運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)以CAN
    總線數(shù)據(jù)信號的形式輸出給電子控制單元進(jìn)行監(jiān)控。
    5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的非接觸式電能傳輸系統(tǒng),其特征
    在于:所述高頻逆變器與電源變換器中的發(fā)熱功率元器件均采用貼片封裝形式焊接在1mm厚
    的鋁基板上,鋁基板底面均勻涂抹導(dǎo)熱膠緊貼在鋼體結(jié)構(gòu)上,表面涂膠以固定元器件。
    展開

專利技術(shù)附圖

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