一种大功率直流稳压电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大功率直流稳压电源，包括整流模块、主电源模块、辅助电源模块、调控模块、高频逆变模块和稳压输出模块，其中，所述整流模块连接所述主电源模块和所述辅助电源模块，所述辅助电源模块连接所述主电源模块和所述调控模块，所述主电源模块连接所述高频逆变模块，所述高频逆变模块连接所述稳压输出模块。通过采用开关模块串并联的方式，解决单一开关电源模块输出功率不足问题，实现了300W以上大功率电源的设计。通过设计负载均衡电路和保护电路，通过负载均衡电路对四路36V/2.5A并联电源进行调节，使各路电源均匀承载，通过设置过压、欠压和负载保护电路，实现智能钻井工具在井下工作时的安全和稳定。

A high power DC stabilized voltage power supply

【技术实现步骤摘要】
一种大功率直流稳压电源
本技术涉及油气开采技术，具体涉及一种大功率直流稳压电源。
技术介绍
在油气开采领域，随着计算机技术、精密测量与控制技术、大规模集成电路等技术的广泛应用，旋转导向、垂直钻井等智能钻井工具得到了大量的应用与推广。此类工具通过远程无线通信技术建立地面与井底双向数据通信，将井底的方位、姿态、压力、温度等信息上传至地面，地面操作人员根据钻井设计和井底工况实时调整工具的工作状态，将指令由地面下传至井底智能钻井工具中，智能钻井工具的指令接收系统解调、分析地面传输的指令，驱动执行机构完成响应的操作。整个过程均需要为智能钻井工具提供稳定、持久的电能供应，且为实现对控制执行机构的驱动及功率型负载的携带，对井下大功率供电电源的研制需求日益迫切。目前的井下电源大致可分为两种，一种是采用泥浆脉冲进行交流-直流-直流变换的方式进行供电，该供电方式可提供稳定、持续的直流电能，满足智能钻井工具核心器件的用电需求，但该种电源实现方式单电源模块难以实现大功率供电需求，采用多电源模块组合工作方式，各模块间的负载均衡问题又难以解决；另一种方式为采用电池供电，高温锂电池组在MWD、电子压力计等功耗较低的测量类井下工具中获得了广泛应用，但对于旋转导向、垂直钻井等含有驱动执行模块的智能钻井工具，电池供电方式受限于容量与体积，难以在智能钻井工具中获得实际应用。此外，智能钻井工具通常由多个功能短接组成，不同短接之间的供电、通信通常采用有线方式，这在短接的装配连接、使用过程中的安全性和稳定性方面都存在着诸多缺陷和隐患。因此，研究一种用于智能钻井工具的大功率直流稳压电源，解决旋转导向、垂直钻井等智能钻井工具对大功率井下电源的需求，同时实现智能钻井工具不同短接间的无线电能传输，具有重要的意义和应用价值。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种大功率直流稳压电源，以解决技术中的上述不足之处。以实现智能钻井工具钻进过程中持续、稳定的电能供应。为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种大功率直流稳压电源，包括整流模块、主电源模块、辅助电源模块、调控模块、高频逆变模块和稳压输出模块，其中，所述整流模块连接所述主电源模块和所述辅助电源模块，所述辅助电源模块连接所述主电源模块和所述调控模块，所述主电源模块连接所述高频逆变模块，所述高频逆变模块连接所述稳压输出模块。所述整流模块用于将泥浆涡轮发电机产生的三相交流电能转换为粗直流电能，所述主电源模块用于将所述整流模块输出的粗直流电能转换成稳定的36V/10A直流电能输出，所述辅助电源模块用于将所述整流模块输出的粗直流电能转换成10V/2A的稳定直流电能输出，所述调控模块由所述辅助电源模块提供所需的直流电能，所述调控模块用于对所述主电源模块和所述辅助电源模块进行过压、欠压保护并实现所述主电源模块的负载均衡，所述高频逆变模块的原边绕组和副边绕组分别安装于智能钻井工具的相邻短接上，用于直流电能的无线传输，所述稳压输出模块用于将所述高频逆变模块副边线圈输出的高频交变电能转换为稳定的36V直流电能输出。上述的大功率直流稳压电源，所述主电源模块还包括第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块、第五开关模块、第六开关模块、第七开关模块、第八开关模块、第一变压器模块、第二变压器模块、第三变压器模块、第四变压器模块、第五变压器模块、第六变压器模块、第七变压器模块以及第八变压器模块，各开关模块与各变压器模块一一对应成组，其中，所述第一开关模块、所述第一变压器模块和所述第二开关模块、所述第二变压器模块串联连接，所述第三开关模块、所述第三变压器模块和所述第四开关模块、所述第四变压器模块串联连接，所述第五开关模块、所述第五变压器模块和所述第六开关模块、所述第六变压器模块串联连接，所述第七开关模块、所述第七变压器模块和所述第八开关模块、所述第八变压器模块串联连接，所述第一开关模块、所述第一变压器模块、所述第二开关模块、所述第二变压器模块与所述第三开关模块、所述第三变压器模块、所述第四开关模块、所述第四变压器模块与所述第五开关模块、所述第五变压器模块、所述第六开关模块、所述第六变压器模块以及所述第七开关模块、所述第七变压器模块、所述第八开关模块、所述第八变压器模块并联连接。上述的大功率直流稳压电源，所述调控模块包括：第一负载均衡模块、第二负载均衡模块、第三负载均衡模块、第四负载均衡模块以及保护模块，所述第一负载均衡模块的输入端连接所述主电源模块中的所述第一开关模块、第一变压器模块和第二开关模块、第二变压器模块的串联输出端，所述第二负载均衡模块的输入端连接所述主电源模块中所述第三开关模块、第三变压器模块和第四开关模块、第四变压器模块的串联输出端，所述第三负载均衡模块的输入端连接所述主电源模块中所述第五开关模块、第五变压器模块和第六开关模块、第六变压器模块的串联输出端，所述第四负载均衡模块的输入端连接所述主电源模块中所述第七开关模块、第七变压器模块和第八开关模块、第八变压器模块的串联输出端，所述第一负载均衡模块、第二负载均衡模块、第三负载均衡模块、第四负载均衡模块的LS端口均相连，所述第一负载均衡模块、第二负载均衡模块、第三负载均衡模块、第四负载均衡模块与所述保护模块连接，所述保护模块与所述主电源模块连接。一种用于智能钻井工具的大功率直流稳压电源，所述整流模块10包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6，其中，所述第一二极管D1的正极与所述第二二极管D2的负极连接，所述第一二极管D1的负极连接所述整流模块10的输出端Vrec，所述第二二极管D2的正极接地，所述第三二极管D3的正极与所述第四二极管D4的负极连接，所述第三二极管D3的负极连接所述整流模块10的输出端Vrec，所述第四二极管D4的正极接地，所述第五二极管D5的正极与所述第六二极管D6的负极连接，所述第五二极管D5的负极连接所述整流模块10的输出端Vrec，所述第六二极管D6的正极接地，泥浆涡轮发电机的三相电能输出端U、V、W分别连接所述第五二极管D5、所述第三二极管D3、所述第一二极管D1的正极。一种用于智能钻井工具的大功率直流稳压电源，所述辅助电源模块30包括电阻R1～R3，电容C1～C3、二极管D7～D8和功率器件Q1，其中，所述功率期间Q1选用IFR450N沟道MOSFET管，所述第七二极管D7选用1N5250B稳压二极管，所述第八二极管D8选用1N5347B稳压二极管，所述第一电容C1一端连接所述整流模块10的输出端Vrec，另一端接地，所述第一电阻R1一端连接所述整流模块10的输出端Vrec，另一端连接所述第二电阻R2，所述第二电阻R2另一端连接所述功率器件Q1的栅极，所述第七二极管D7的正极接地，所述第七二极管D7的负极连接所述功率器件Q1的栅极，所述第三电阻R3一端连接所述功率器件Q1的源极，另一端连接所述第八二极管D8的负极，所述第八二极管D8的正极接地，所述第二电容C2一端连接所述第八二极管D8的负极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率直流稳压电源，其特征在于，包括整流模块(10)、主电源模块(20)、辅助电源模块(30)、调控模块(40)、高频逆变模块(50)和稳压输出模块(60)，其中，所述整流模块(10)连接所述主电源模块(20)和所述辅助电源模块(30)，所述辅助电源模块(30)连接所述主电源模块(20)和所述调控模块(40)，所述主电源模块(20)连接所述高频逆变模块(50)，所述高频逆变模块(50)连接所述稳压输出模块(60)。/n

【技术特征摘要】
20190308 CN 20192029609731.一种大功率直流稳压电源，其特征在于，包括整流模块(10)、主电源模块(20)、辅助电源模块(30)、调控模块(40)、高频逆变模块(50)和稳压输出模块(60)，其中，所述整流模块(10)连接所述主电源模块(20)和所述辅助电源模块(30)，所述辅助电源模块(30)连接所述主电源模块(20)和所述调控模块(40)，所述主电源模块(20)连接所述高频逆变模块(50)，所述高频逆变模块(50)连接所述稳压输出模块(60)。


2.根据权利要求1所述的大功率直流稳压电源，其特征在于，
所述主电源模块(20)还包括第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块、第五开关模块、第六开关模块、第七开关模块、第八开关模块、第一变压器模块、第二变压器模块、第三变压器模块、第四变压器模块、第五变压器模块、第六变压器模块、第七变压器模块以及第八变压器模块，各开关模块与各变压器模块一一对应成组，其中，所述第一开关模块、所述第一变压器模块和所述第二开关模块、所述第二变压器模块串联连接，所述第三开关模块、所述第三变压器模块和所述第四开关模块、所述第四变压器模块串联连接，所述第五开关模块、所述第五变压器模块和所述第六开关模块、所述第六变压器模块串联连接，所述第七开关模块、所述第七变压器模块和所述第八开关模块、所述第八变压器模块串联连接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志广，陈大祺，王眉山，党军，欧玉娟，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团油田技术服务有限公司，中国石油集团测井有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11