專利名稱：一種雙極性供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種雙極性供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著油田的開(kāi)發(fā)逐漸進(jìn)入到中后期，剩余油監(jiān)測(cè)是各油田進(jìn)行高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要手段。在石油測(cè)井這類特殊行業(yè)中，由于測(cè)井情況復(fù)雜，有的井下儀器不光需要正向供電，對(duì)于有些電磁泵系統(tǒng)還需要負(fù)脈沖形式的供電方式。目前，能夠透過(guò)鋼質(zhì)套管去測(cè)量油井周圍地層電阻率的過(guò)套管電阻率測(cè)井儀是進(jìn)行剩余油監(jiān)測(cè)的主要儀器，過(guò)套管電阻率測(cè)井儀由于需要特殊的機(jī)構(gòu)將電極系扎入到套管壁上進(jìn)行測(cè)量，所以電極和套管的接觸情況將直接影響測(cè)量結(jié)果，目前過(guò)套管電阻率測(cè)井儀大都采用液壓推靠方式，動(dòng)力裝置來(lái)自于電磁鐵，電磁鐵的驅(qū)動(dòng)需要提供負(fù)脈沖電壓，而井下儀器供電需要正電壓；現(xiàn)有供電系統(tǒng)無(wú)法簡(jiǎn)·單有效、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)正負(fù)脈沖電壓供電。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有供電系統(tǒng)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種簡(jiǎn)明的雙極性供電系統(tǒng)(電路)，穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)兩種極性電壓的供電輸出。本實(shí)用新型的基本技術(shù)方案基于以下供電方法做出。實(shí)現(xiàn)測(cè)井儀器雙極性供電的方法，包括以下環(huán)節(jié)地面提供正、負(fù)兩路電源，共同輸入由功率場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)建的半H橋電路；控制器輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)采用占空比和頻率可調(diào)的脈沖波形；經(jīng)邏輯門(mén)電路將控制信號(hào)傳送至用以驅(qū)動(dòng)所述功率場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)單元；驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)半H橋電路中的功率場(chǎng)效應(yīng)管，將所述兩路電源變換為所需的正、負(fù)兩路脈沖電壓送至相應(yīng)的井下負(fù)載。該方法還可以作如下優(yōu)化上述正、負(fù)兩路電源采用直流電源；或者上述正、負(fù)兩路電源采用交流電源，電源輸入至半H橋電路之前先經(jīng)過(guò)整流處理。取輸出的所述正、負(fù)兩路脈沖電壓作為兩路反饋信號(hào)送至所述控制器，構(gòu)成反饋調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。在功率場(chǎng)效應(yīng)管的后級(jí)加有濾波和吸收電路，從而消除來(lái)自井下負(fù)載的尖峰脈沖。地面的上位機(jī)通過(guò)軟件對(duì)上述控制器輸出的脈沖波形的占空比和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。兩路反饋信號(hào)送至所述控制器，還進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)發(fā)送至地面的上位機(jī)監(jiān)控軟件，使不同極性下消耗的電壓和電流在上位機(jī)監(jiān)控軟件中顯示。上述控制器優(yōu)選采用單片機(jī)。根據(jù)以上實(shí)現(xiàn)測(cè)井儀器雙極性供電的方法，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的雙極性供電系統(tǒng)，包括變換部分和控制部分，其中，變換部分包括由地面提供的正、負(fù)兩路電源和由功率場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)建的半H橋電路，正、負(fù)兩路電源的兩個(gè)極性輸出端對(duì)應(yīng)接入半H橋電路；控制部分包括依次連接的控制器、邏輯門(mén)電路和驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元的輸出端連接至半H橋電路中的功率場(chǎng)效應(yīng)管，半H橋電路的正脈沖電壓輸出端、負(fù)脈沖電壓輸出端分別接至相應(yīng)的井下負(fù)載；所述正、負(fù)兩路電源采用直流電源；或者所述正、負(fù)兩路電源采用交流電源，則電源輸出端均經(jīng)過(guò)整流電路對(duì)應(yīng)接入半H橋電路。基于上述供電系統(tǒng)的基本技術(shù)方案，還可以作如下優(yōu)化自所述正脈沖電壓輸出端、負(fù)脈沖電壓輸出端分別引出反饋信號(hào)，接入控制器的反饋輸入端，構(gòu)成反饋調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。在功率場(chǎng)效應(yīng)管的后級(jí)加有濾波和吸收電路，從而消除來(lái)自井下負(fù)載的尖峰脈 沖。在地面還設(shè)置有上位機(jī)，上位機(jī)的指令輸出端連接至控制器的輸入端，用以對(duì)控制器輸出的脈沖波形的占空比和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)；控制器中設(shè)置有采樣轉(zhuǎn)換模塊，用以將反饋輸入端接收的兩路反饋信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換后發(fā)送至地面的上位機(jī)。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)I.本實(shí)用新型能夠簡(jiǎn)單有效、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)正負(fù)脈沖電壓供電。2.相比一般井下的直流供電方式，這種由地面提供脈沖形式的供電方法故障率低，即使出問(wèn)題在地面就可方便解決，而且不會(huì)對(duì)井下儀器造成損壞。3.輸出正負(fù)脈沖電壓大小可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行任意調(diào)節(jié)。4.脈沖占空比和頻率可在上位機(jī)軟件中任意設(shè)定。

圖I為本實(shí)用新型的原理圖。其中I和2——地面提供的正、負(fù)兩路電源；3——整流器；4——功率場(chǎng)效應(yīng)管；5——驅(qū)動(dòng)單元；6—邏輯門(mén)電路；7—微控制器；8和9—放大器電路；10—濾波和吸收電路。
具體實(shí)施方式
井下負(fù)載一部分為電磁鐵，需要提供負(fù)脈沖驅(qū)動(dòng)，另一部分為井下儀器，需要正脈沖供電，本實(shí)用新型提供正、負(fù)兩路脈沖電源滿足井下需求，所以本實(shí)用新型從整體上分為變換、控制、采集、處理四個(gè)個(gè)方面?；诒緦?shí)用新型的實(shí)現(xiàn)測(cè)井儀器雙極性供電的方法，設(shè)計(jì)的一例電路結(jié)構(gòu)，如圖I所示，變換部分包括由地面提供的兩路正、負(fù)電源I和2、整流器
3、功率場(chǎng)效應(yīng)管4 ;控制部分包括微控制器7、邏輯門(mén)電路6和驅(qū)動(dòng)單元5 ;采集部分包括放大器電路8和9 ;處理部分包括后級(jí)的濾波和吸收電路10。地面提供的電源I和2可以是變壓器直接輸出的兩路交流電壓，也可以是兩路直流電源，這時(shí)就不需要整流器。微控制器7可以是單片機(jī)，也可以是其它控制器。微控制器主要提供所需的占空比和頻率可任意調(diào)節(jié)的脈沖波形，為了更直觀的看到正負(fù)電壓以及井下負(fù)載所耗電流的大小，還對(duì)采樣電壓和電流進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后將結(jié)果發(fā)送到地面監(jiān)控軟件中顯示。由于供電是脈沖形式的，會(huì)在回路中產(chǎn)生一定干擾，有可能使微控制器輸出的波形發(fā)生紊亂，故在后級(jí)加入邏輯門(mén)電路，起到鎖死輸出的作用；然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)功率場(chǎng)效應(yīng)管工作，將地面提供的供電電源變換為所需的脈沖電壓。邏輯門(mén)電路6主要是為了防止脈沖變換電路對(duì)微控制器產(chǎn)生干擾，它將容易引起電路故障的控制端鎖定在安全的邏輯工作狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)單元5為功率場(chǎng)效應(yīng)管提供大的驅(qū)動(dòng)電流，可以采用專用集成電路或者分立元件搭建，同時(shí)為了避免開(kāi)關(guān)管由于頻繁工作對(duì)控制電路產(chǎn)生噪聲和擾動(dòng)，驅(qū)動(dòng)單元和控制電路最好相互隔離。采用功率場(chǎng)效應(yīng)管4構(gòu)成半H橋電路，實(shí)現(xiàn)將供電電壓轉(zhuǎn)換為兩路有極性的電源輸出。由于供電負(fù)載在井下，為了實(shí)時(shí)監(jiān)控井下儀器的工作狀態(tài)，在電路中加入了由放大器8和9構(gòu)成的反饋調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。 由于實(shí)際的測(cè)井環(huán)境十分復(fù)雜，電磁鐵在井下工作受溫度、壓力等各種外界因素的影響，而且它本身還是脈沖形式工作的，會(huì)在電路回路中產(chǎn)生較高的尖峰脈沖，對(duì)井下儀器會(huì)有不利影響，所以最好在后級(jí)加上濾波和吸收電路10。
權(quán)利要求1.一種雙極性供電系統(tǒng)，其特征在于包括變換部分和控制部分，其中，變換部分包括由地面提供的正、負(fù)兩路電源和由功率場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)建的半H橋電路，正、負(fù)兩路電源的兩個(gè)極性輸出端對(duì)應(yīng)接入半H橋電路；控制部分包括依次連接的控制器、邏輯門(mén)電路和驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元的輸出端連接至半H橋電路中的功率場(chǎng)效應(yīng)管，半H橋電路的正脈沖電壓輸出端、負(fù)脈沖電壓輸出端分別接至相應(yīng)的井下負(fù)載； 所述正、負(fù)兩路電源采用直流電源；或者所述正、負(fù)兩路電源采用交流電源，則電源輸出端均經(jīng)過(guò)整流電路對(duì)應(yīng)接入半H橋電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙極性供電系統(tǒng)，其特征在于自所述正脈沖電壓輸出端、負(fù)脈沖電壓輸出端分別引出反饋信號(hào)，接入控制器的反饋輸入端，構(gòu)成反饋調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極性供電系統(tǒng)，其特征在于在功率場(chǎng)效應(yīng)管的后級(jí)加有濾波和吸收電路，從而消除來(lái)自井下負(fù)載的尖峰脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙極性供電系統(tǒng)，其特征在于在地面還設(shè)置有上位機(jī)，上位機(jī)的指令輸出端連接至控制器的輸入端，用以對(duì)控制器輸出的脈沖波形的占空比和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)；控制器中設(shè)置有采樣轉(zhuǎn)換模塊，用以將反饋輸入端接收的兩路反饋信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換后發(fā)送至地面的上位機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種雙極性供電系統(tǒng)。該雙極性供電系統(tǒng)包括變換部分和控制部分，其中變換部分包括由地面提供的正、負(fù)兩路電源和由功率場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)建的半H橋電路，正、負(fù)兩路電源的兩個(gè)極性輸出端對(duì)應(yīng)接入半H橋電路；控制部分包括依次連接的控制器、邏輯門(mén)電路和驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元的輸出端連接至半H橋電路中的功率場(chǎng)效應(yīng)管，半H橋電路的正脈沖電壓輸出端、負(fù)脈沖電壓輸出端分別接至相應(yīng)的井下負(fù)載。本實(shí)用新型能夠簡(jiǎn)單有效、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)正負(fù)脈沖電壓供電，滿足實(shí)際井下設(shè)備的綜合需求。
文檔編號(hào)H02M9/00GK202798519SQ20122037884
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者薛永華, 王宗銳, 馬輝, 張保興, 袁方 申請(qǐng)人:西安思坦儀器股份有限公司