一種整流逆變探管的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種整流逆變探管，其包括鍍青銅外殼、電路骨架和接頭，其中，所述電路骨架和所述接頭位于所述鍍青銅外殼中，在整流逆變探管的上端部還設(shè)有同軸插針，所述同軸插針與所述接頭相連接，其中，在所述電路骨架內(nèi)部設(shè)有整流逆變器和無線通信電路。本實用新型涉及的整流逆變探管結(jié)合井下智能鉆井工具的結(jié)構(gòu)特點，具備輕型化、易安裝、強度高、可靠性強、實用性廣泛，適用于8.5寸，12寸，16寸等智能鉆井工具。
【專利說明】一種整流逆變探管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種探管，特別地涉及一種用于井下智能鉆井的整流逆變探管。

【背景技術(shù)】
[0002]在井下智能鉆井工具中，探管一般安裝于中心鉆桿的鉆挺中，其上端通過螺旋線與泥漿發(fā)電機相連接，下端與泥漿旁通座相連接并引線連接到旋轉(zhuǎn)變壓器。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決大功率電能和數(shù)據(jù)信號在中心鉆桿與不旋轉(zhuǎn)外套之間有效傳遞的問題，本實用新型提供一種能夠適應(yīng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具結(jié)構(gòu)特點，具備結(jié)構(gòu)輕巧、性能可靠等特點的具備電能和數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼髂孀兲焦堋?br> [0004]所述整流逆變探管位于鉆井設(shè)備中心鉆桿的鉆挺中，其上端通過螺旋線與泥漿發(fā)電機相連接，其下端與泥漿旁通座相連接并引線連接到旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊，所述整流逆變探管包括鍍青銅外殼、電路骨架和接頭，其中，所述電路骨架和所述接頭位于所述鍍青銅外殼中，在整流逆變探管的上端部還設(shè)有同軸插針，所述同軸插針與所述接頭相連接，其中，在所述電路骨架內(nèi)部設(shè)有整流逆變器和無線通信電路。
[0005]優(yōu)選的是，所述整流逆變器包括整流濾波電路、保護電路、?麗控制電路、全橋驅(qū)動電路、全橋變換電路、0000模塊電路以及諧振補償電路。
[0006]優(yōu)選的是，所述整流濾波電路與所述保護電路、所述全橋變換電路以及所述00)(:模塊電路之間電連接，所述保護電路與所述？麗控制電路之間電連接，所述00)(:模塊電路、所述？麗控制電路、所述全橋驅(qū)動電路、所述全橋變換電路以及所述諧振補償電路之間依次電連接。
[0007]優(yōu)選的是，所述整流逆變器配置地用于將泥漿發(fā)電機輸出的低頻三相交流信號通過？11-2%控制轉(zhuǎn)換為高頻單相交流信號，并應(yīng)用串聯(lián)諧振補償提高與旋轉(zhuǎn)變壓器的耦合效率系數(shù)。
[0008]優(yōu)選的是，所述低頻三相交流信號被輸入到所述整流逆變器中，首先經(jīng)所述整流濾波電路轉(zhuǎn)換為直流電并且分別輸出給所述00)(:模塊電路、所述保護電路以及所述全橋變換電路中。
[0009]優(yōu)選的是，所述？麗控制電路由所述00)(:模塊電路供電，同時所述？麗控制電路向所述全橋驅(qū)動電路發(fā)出？麗脈沖控制信號。
[0010]優(yōu)選的是，所述保護電路配置地用于采集電壓電流并進行運算以形成保護信號，該保護信號可對所述？麗控制電路進行實時監(jiān)控，一旦發(fā)生過壓過流情況便控制所述？麗控制電路關(guān)閉信號輸出。
[0011〕 優(yōu)選的是，所述全橋變換電路接收到來自所述全橋驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號，對全橋開關(guān)器件依次進行開關(guān)控制，并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并輸出至所述諧振補償電路，所述諧振補償電路對信號進行諧振補償控制最終輸出至旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊側(cè)。
[0012]優(yōu)選的是，所述無線通信電路包括數(shù)據(jù)采集電路和射頻通信電路，其中，數(shù)據(jù)采集電路配置地用于采集泥漿指令、發(fā)電機頻率以及逆變器狀態(tài)等參數(shù)，然后將這些參數(shù)經(jīng)過2.46高頻射頻調(diào)制為無線射頻信號傳輸給射頻通信電路，最終通過旋轉(zhuǎn)變壓器上纏繞的射頻天線發(fā)送給不旋轉(zhuǎn)外套里面的接收設(shè)備，同時也接收來自不旋轉(zhuǎn)外套里發(fā)送來的隨鉆狀態(tài)信息，從而實現(xiàn)中心鉆桿與不旋轉(zhuǎn)外套間的雙向數(shù)據(jù)通信，其中，射頻天線通過整流逆變探管端部的同軸插針伸出并纏繞在旋轉(zhuǎn)變壓器原邊上，與之對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)變壓器副邊天線由不旋轉(zhuǎn)外套里面的射頻電路伸出。
[0013]優(yōu)選的是，所有發(fā)熱功率器件均采用貼片封裝形式焊接在1111111厚的鋁基板上，鋁基板地面均勻涂抹導(dǎo)熱膠緊貼在整流逆變探管內(nèi)部的電路骨架結(jié)構(gòu)上，表面涂膠以固定元器件。
[0014]本實用新型涉及的整流逆變探管結(jié)合井下智能鉆井工具的結(jié)構(gòu)特點，具備輕型化、易安裝、強度高、可靠性強、實用性廣泛，適用于8.5寸，12寸，16寸等智能鉆井工具。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型涉及的整流逆變探管的位置示意圖；
[0016]圖2是本實用新型涉及的整流逆變探管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本實用新型涉及的整流逆變探管中的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖。
[0018]其中，1-鍍青銅外殼、2-電路骨架、3-接頭、4-同軸插針、5-整流濾波電路、6-保護電路、7-？麗控制電路、8-全橋驅(qū)動電路、9-全橋變換電路、10-0⑶模塊電路、11 -諧振補償電路、12-數(shù)據(jù)采集電路、13-射頻通信電路、20-整流逆變探管、21-中心鉆桿、22-泥漿發(fā)電機、23-旋轉(zhuǎn)變壓器、24-不旋轉(zhuǎn)外套、25-泥漿發(fā)生器。

【具體實施方式】
[0019]為了更好地說明本實用新型的意圖，下面結(jié)合附圖對本實用新型內(nèi)容做進一步說明。
[0020]如圖1和2所示，圖1和2示出了一個實施例，該實施例提供了一種整流逆變探管20，所述整流逆變探管20位于鉆井設(shè)備中心鉆桿21的鉆挺中，其上端通過螺旋線與泥漿發(fā)電機22相連接，其下端與泥漿旁通座相連接并引線連接到旋轉(zhuǎn)變壓器23的原邊，所述整流逆變探管20包括鍍青銅外殼1、電路骨架2和接頭3，其中，電路骨架2和接頭3位于鍍青銅外殼1中，在整流逆變探管20的上端部還設(shè)有同軸插針4，所述同軸插針4與接頭3相連接。其中，在電路骨架2內(nèi)部設(shè)有整流逆變器和無線通信電路。
[0021〕 如圖3所示，圖2示出了電路骨架2中的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖，整流逆變器包括整流濾波電路5、保護電路6、？麗控制電路7、全橋驅(qū)動電路8、全橋變換電路9、0000模塊電路10以及諧振補償電路11。其中，整流濾波電路5與保護電路6、全橋變換電路9以及模塊電路10之間電連接，保護電路6與？II控制電路7之間電連接，0⑶模塊電路10、？麗控制電路7、全橋驅(qū)動電路8、全橋變換電路9以及諧振補償電路11之間依次電連接。
[0022]本實施例涉及的整流逆變探管20用于接收泥漿發(fā)電機輸出的低頻三相交流信號，該低頻三相交流信號被輸入到上述整流逆變器中，首先信號經(jīng)整流濾波電路5轉(zhuǎn)換為直流電并且分別輸出給00)(:模塊電路10、保護電路6以及全橋變換電路9中；？麗控制電路7由模塊電路10供電，供電電壓為+157，同時？II控制電路7向全橋驅(qū)動電路8發(fā)出？麗脈沖控制信號，保護電路6配置地用于采集電壓電流并進行運算以形成保護信號，該保護信號可對？麗控制電路7進行實時監(jiān)控，一旦發(fā)生過壓過流情況便控制？麗控制電路7關(guān)閉信號輸出；全橋變換電路9接收到來自全橋驅(qū)動電路8輸出的驅(qū)動信號，對全橋開關(guān)器件依次進行開關(guān)控制，并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并輸出至諧振補償電路11，諧振補償電路11對信號進行諧振補償控制最終輸出高頻單相交流信號至旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊側(cè)。
[0023]上述整流逆變器采用全橋式軟開關(guān)逆變傳輸技術(shù)，可適應(yīng)寬范圍的泥漿發(fā)電機輸入電壓，將泥漿發(fā)電機輸出的低頻三相交流信號通過？麗-2%控制轉(zhuǎn)換為70腿2高頻單相交流信號，用于旋轉(zhuǎn)變壓器電磁耦合，同時將電能從旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊(位于中心鉆桿上)傳遞到副邊(位于非旋轉(zhuǎn)外套上)，再經(jīng)過井下隨鉆電源處理后向隨鉆電控設(shè)備供電，從而實現(xiàn)大功率電能由鉆井設(shè)備的中心鉆桿到不旋轉(zhuǎn)外套之間的傳遞，并應(yīng)用串聯(lián)諧振補償電路提高與旋轉(zhuǎn)變壓器的耦合效率系數(shù)，確保了高效率、高可靠、低損耗的電能傳輸。
[0024]上述無線通信電路包括數(shù)據(jù)采集電路12和射頻通信電路13，其中，數(shù)據(jù)采集電路12配置地用于采集泥漿發(fā)電機頻率(井上通過調(diào)整泥漿排量來改變泥漿發(fā)電機頻率進行鉆井指令的下傳)、逆變器電壓/電流等參數(shù)，然后將這些參數(shù)經(jīng)過2.46高頻射頻調(diào)制為無線射頻信號傳輸給射頻通信電路13，最終通過旋轉(zhuǎn)變壓器23上纏繞的射頻天線發(fā)送給不旋轉(zhuǎn)外套里面的接收設(shè)備，同時接收來自非旋轉(zhuǎn)外套中隨鉆電控設(shè)備發(fā)送的隨鉆狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)發(fā)給泥漿脈沖發(fā)生器25來改變泥漿排量從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳，從而實現(xiàn)中心鉆桿與不旋轉(zhuǎn)外套24間的雙向數(shù)據(jù)通信。
[0025]其中，上述無線通信電路用于實現(xiàn)中心鉆桿與非旋轉(zhuǎn)外套間隨鉆設(shè)備的雙向通信功能，采用高頻2.46 21曲66射頻通信技術(shù)，基于1222802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，以協(xié)調(diào)器和路由器建立點播的網(wǎng)絡(luò)模式，實現(xiàn)短距離、高增益、低功耗的無線數(shù)據(jù)通信，射頻天線通過整流逆變探管20端部的同軸插針4伸出并纏繞在旋轉(zhuǎn)變壓器23原邊上，與之對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)變壓器23副邊天線由不旋轉(zhuǎn)外套里面的射頻電路伸出，數(shù)據(jù)信號在中線鉆桿與不旋轉(zhuǎn)外套24之間進行數(shù)據(jù)交換，即實現(xiàn)了上行與下行的數(shù)據(jù)傳輸。
[0026]此外，所有發(fā)熱功率器件均采用貼片封裝形式焊接在1皿厚的鋁基板上，鋁基板地面均勻涂抹導(dǎo)熱膠緊貼在整流逆變探管內(nèi)部的電路骨架結(jié)構(gòu)上，表面涂膠以固定元器件。
[0027]本實用新型所述的實施例僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行的描述，并非對本實用新型構(gòu)思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計思想的前提下，本領(lǐng)域中工程技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進，均應(yīng)落入本實用新型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
【權(quán)利要求】
1.一種整流逆變探管，所述整流逆變探管(20)位于鉆井設(shè)備中心鉆桿(21)的鉆挺中，其上端通過螺旋線與泥漿發(fā)電機(22)相連接，其下端與泥漿旁通座相連接并引線連接到旋轉(zhuǎn)變壓器(23)的原邊，所述整流逆變探管包括鍍青銅外殼(11電路骨架(2)和接頭(3),其中，所述電路骨架(2)和所述接頭(3)位于所述鍍青銅外殼(1)中，在整流逆變探管的上端部還設(shè)有同軸插針(4),所述同軸插針(4)與所述接頭(3)相連接，其中，在所述電路骨架(2)內(nèi)部設(shè)有整流逆變器和無線通信電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流逆變探管，其特征在于:所述整流逆變器包括整流濾波電路⑶、保護電路(6)、？麗控制電路⑵、全橋驅(qū)動電路⑶、全橋變換電路(9)、0000模塊電路(10)以及諧振補償電路(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的整流逆變探管，其特征在于:所述整流濾波電路(5)與所述保護電路⑴)、所述全橋變換電路(9)以及所述00)(:模塊電路(10)之間電連接，所述保護電路(6)與所述？II控制電路⑵之間電連接，所述00)(:模塊電路(10)、所述？II控制電路(7)、所述全橋驅(qū)動電路(8)、所述全橋變換電路(9)以及所述諧振補償電路(11)之間依次電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的整流逆變探管，其特征在于:所述整流逆變器配置地用于將泥漿發(fā)電機輸出的低頻三相交流信號通過？麗-2%控制轉(zhuǎn)換為高頻單相交流信號，并應(yīng)用串聯(lián)諧振補償提高與旋轉(zhuǎn)變壓器的耦合效率系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的整流逆變探管，其特征在于:所述低頻三相交流信號被輸入到所述整流逆變器中，首先經(jīng)所述整流濾波電路(5)轉(zhuǎn)換為直流電并且分別輸出給所述00)(:模塊電路(10)、所述保護電路(6)以及所述全橋變換電路(9)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的整流逆變探管，其特征在于:所述？麗控制電路(7)由所述00)(:模塊電路(10)供電，同時所述？II控制電路(7)向所述全橋驅(qū)動電路⑶發(fā)出？II脈沖控制信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的整流逆變探管，其特征在于:所述保護電路(6)配置地用于采集電壓電流并進行運算以形成保護信號，該保護信號可對所述？麗控制電路(7)進行實時監(jiān)控，一旦發(fā)生過壓過流情況便控制所述？麗控制電路(7)關(guān)閉信號輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的整流逆變探管，其特征在于:所述全橋變換電路(9)接收到來自所述全橋驅(qū)動電路(8)輸出的驅(qū)動信號，對全橋開關(guān)器件依次進行開關(guān)控制，并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并輸出至所述諧振補償電路(11)，所述諧振補償電路(11)對信號進行諧振補償控制最終輸出至旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中任一項所述的整流逆變探管，其特征在于:所述無線通信電路包括數(shù)據(jù)采集電路和射頻通信電路，其中，數(shù)據(jù)采集電路配置地用于采集泥漿指令、發(fā)電機頻率以及逆變器狀態(tài)參數(shù)，然后將這些參數(shù)經(jīng)過2.46高頻射頻調(diào)制為無線射頻信號傳輸給射頻通信電路，最終通過旋轉(zhuǎn)變壓器上纏繞的射頻天線發(fā)送給不旋轉(zhuǎn)外套里面的接收設(shè)備，同時也接收來自不旋轉(zhuǎn)外套里發(fā)送來的隨鉆狀態(tài)信息，從而實現(xiàn)中心鉆桿與不旋轉(zhuǎn)外套間的雙向數(shù)據(jù)通信，其中，射頻天線通過整流逆變探管端部的同軸插針(4)伸出并纏繞在旋轉(zhuǎn)變壓器原邊上，與之對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)變壓器副邊天線由不旋轉(zhuǎn)外套里面的射頻電路伸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的整流逆變探管，其特征在于:所有發(fā)熱功率器件均采用貼片封裝形式焊接在Imm厚的鋁基板上，鋁基板地面均勻涂抹導(dǎo)熱膠緊貼在整流逆變探管內(nèi)部的電路骨架結(jié)構(gòu)上，表面涂膠以固定元器件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流逆變探管，其特征在于:所述整流逆變器配置地用于將泥漿發(fā)電機輸出的低頻三相交流信號通過PWM-ZVS控制轉(zhuǎn)換為高頻單相交流信號，并應(yīng)用串聯(lián)諧振補償提高與旋轉(zhuǎn)變壓器的耦合效率系數(shù)。
【文檔編號】H02M5/458GK204113280SQ201420527128
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】解慶, 白玉新, 張建國, 張博, 蘇靜靜 申請人:北京精密機電控制設(shè)備研究所