一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，包括電磁濾波回路、突入電流控制電路、整流/PFC回路一、切換電路、變壓器、整流/PFC回路二、PWM控制電路、檢測(cè)電路以及PFC控制電路。本實(shí)用新型用脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅整流電源供電，本身消耗能量小，運(yùn)行效率高達(dá)85%以上，無(wú)碳刷調(diào)壓不冒火花安全，將原來(lái)600多公斤重需要專用設(shè)備搬運(yùn)的室內(nèi)防蝕儀，改變成一個(gè)90多公斤戶外防蝕儀，重量輕、不需要專門配電房投入費(fèi)用少，安裝方法簡(jiǎn)單、性能可靠、安全節(jié)能、方法獨(dú)特。達(dá)到了油水井套管不被腐蝕而長(zhǎng)期安全高效運(yùn)行的目的。
【專利說(shuō)明】
一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及直流供電系統(tǒng)，尤其涉及一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)。【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)慶油田每年新增套損井100多口，并且近年來(lái)還有加快的趨勢(shì)。隨著油田開發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，油水井套管的腐蝕也日益嚴(yán)重，使得套管壁減薄、穿孔，嚴(yán)重時(shí)油水井出現(xiàn)套管壁大面積腐蝕穿孔，采油注水井報(bào)廢，使得油田注采失控，直接影響油田開發(fā)效果，嚴(yán)重影響了原油產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效率的提高。油井套管腐蝕以外壁腐蝕為主，陰極保護(hù)是公認(rèn)的控制外部腐蝕行之有效的技術(shù)。合理的陰極保護(hù)設(shè)計(jì)將有效地延長(zhǎng)油井套管的使用壽命。陰極保護(hù)是最為經(jīng)濟(jì)合理、十分有效的技術(shù)措施。
[0003]套管腐蝕產(chǎn)生的原因是實(shí)質(zhì)是在鋼鐵表面產(chǎn)生原電池作用的電化學(xué)腐蝕，對(duì)于整個(gè)井身套管，由于地下各層水質(zhì)礦化度、酸堿度、微生物等含量的不同，將形成不同的陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)。這樣在套管表面的腐蝕將表現(xiàn)為因鋼管表面不同而形成的無(wú)數(shù)微腐蝕電池和套管所處地層不同而形成的宏觀腐蝕電池雙重作用，套管壁表面鐵原子失去電子成為鐵離子而發(fā)生腐蝕。隨著腐蝕電池的進(jìn)行，套管壁逐漸減薄，甚至穿孔。
[0004]陰極保護(hù)是采用直流電源給被保護(hù)金屬通以陰極極化電流，使金屬表面陰極極化，當(dāng)極化電位大于或等于腐蝕電池的開路電位時(shí)，金屬腐蝕電池陰陽(yáng)二極的電極電位相等或更負(fù)，被保護(hù)金屬停止腐蝕。直流電源負(fù)極與各單井套管連接，直流電源正極與深井接地陽(yáng)極連接，從而構(gòu)成保護(hù)回路。
[0005]陰極保護(hù)最重要設(shè)備是防蝕儀，長(zhǎng)慶油田公司歷年已建1200多個(gè)陰極保護(hù)單元， 每個(gè)單元需要1臺(tái)硅整流防蝕儀，設(shè)備重達(dá)600多公斤，硅整流防蝕儀運(yùn)行噪聲大，采用傳統(tǒng)的硅整流電源供電本身發(fā)熱嚴(yán)重，效率低40%?50%浪費(fèi)電能，調(diào)壓冒火花不安全。因硅整流二極管和調(diào)壓器長(zhǎng)期發(fā)熱燒壞、調(diào)壓炭刷燒壞和碳刷進(jìn)土接觸不良等原因以及安裝井場(chǎng)分布區(qū)域廣，還沒有專職人員巡查管理。每年有相當(dāng)一部分防蝕儀損壞，需要大量維修費(fèi)以及管理跟不上，結(jié)果造成陰極保護(hù)防蝕儀不能給油水井套管提供正常的陰極保護(hù)電流，套管得不到保護(hù)將發(fā)生腐蝕;給套管提供的陰極保護(hù)電流過(guò)大時(shí)，油水井外防腐層會(huì)發(fā)生析氫剝離?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型旨在針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷和不足，提供一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，包括電磁濾波回路、突入電流控制電路、整流/PFC回路一、切換電路、變壓器、整流/PFC回路二、 隔離變壓器以及PWM控制電路;其中電磁濾波回路的輸入端外接交流電壓AC220V，電磁濾波回路的輸出端與突入電流控制電路的輸入端電連接，突入電流控制電路的輸出端與整流/PFC回路一的輸入端電連接，整流/PFC回路一的輸出端以及整流/PFC回路二的輸入端之間電連接有切換電路，其中切換電路具體經(jīng)變壓器電連接整流/PFC回路二的輸入端;整流/ PFC回路二的輸出正端+V和輸出負(fù)端-V之間輸出可調(diào)直流電壓;PWM控制電路與切換電路通過(guò)隔離變壓器電連接。
[0008]上述PWM控制電路與切換電路組成功率變換電路，該電路的具體結(jié)構(gòu)為:脈寬調(diào)制芯片UC3842的6腳連接電阻R1的一端，電阻R1的另一端連接M0S管的柵極，M0S管的柵極與地之間分別連接電容C1、穩(wěn)壓二極管Z1以及電阻R2,其中穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接地;M0S管的源極連接電阻R3的一端，R3的另一端接地;M0S管的漏極連接二極管D2的陽(yáng)極，二極管D2的陰極通過(guò)節(jié)點(diǎn)P2連接二極管D1的陽(yáng)極，二極管D1的陰極連接電容C3的一端，電容C3的另一端通過(guò)節(jié)點(diǎn)P1與隔離變壓器線圈T1的一端連接，隔離變壓器線圈T1的另一端通過(guò)節(jié)點(diǎn)P3與電容C4的一端連接，電容C4的另一端通過(guò)電阻R6接地;節(jié)點(diǎn)P3與M0S管的漏極連接;節(jié)點(diǎn)P2連接電阻R8的一端，電阻R8的一端通過(guò)節(jié)點(diǎn)P4與二極管D1的陰極連接;節(jié)點(diǎn)P4還連接電阻R7 的一端，電阻R7的另一端與節(jié)點(diǎn)P1連接并引出DC+端;脈寬調(diào)制芯片UC3842的3腳與電阻R4 的一端連接，電阻R4的另一端與M0S管的源極連接;脈寬調(diào)制芯片UC3842的3腳與地之間還分別連接有電容C2以及電阻R5;所述外接電源電壓值的范圍為1?6V; PWM控制電路的PWM頻率基準(zhǔn)值為100KHZ。
[0009]上述PWM控制電路與連接外接電源的輸出電壓外部控制端之間電連接有檢測(cè)電路。[0〇10]上述PWM控制電路、整流/PFC回路二的輸出正端+V、以及檢測(cè)電路之間電連接有防止損害該油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的過(guò)壓保護(hù)電路;所述整流/PFC回路二電連接變壓器輸入端和輸出負(fù)載端。
[0011] 上述PWM控制電路通過(guò)光電隔離器電連接有遙測(cè)電路，該遙測(cè)電路的遙控開/關(guān)為 RC端;所述光電隔離器電連接檢測(cè)電路輸入端和輸出外接電位器端。[0〇12]上述整流/PFC回路一通過(guò)PFC控制電路電連接有防止損害該油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的過(guò)溫保護(hù)電路。[0〇13] 上述切換電路與P麗控制電路之間電連接有防止調(diào)壓過(guò)高損壞P麗控制電路的過(guò)載保護(hù)電路。
[0014]上述PWM控制電路電連接有均流電路，均流電路輸出有均流端CS。
[0015]上述整流/PFC回路一的低壓脈動(dòng)電流輸出端電連接有輔助電源，輔助電源經(jīng)電壓變壓后分別電連接有降溫風(fēng)扇和整流/濾波電路，整流/濾波電路的輔助電源對(duì)地端AUXG。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用脈寬調(diào)制供電系統(tǒng)代替硅整流電源供電，克服了硅整流電源供電本身消耗大量能量，運(yùn)行效率低40%?50%，調(diào)壓器調(diào)壓冒火花不安全，不防風(fēng)防雨等實(shí)際問題。將原來(lái)室內(nèi)600多公斤重需要專用設(shè)備搬運(yùn)的防蝕儀，設(shè)計(jì)成一個(gè)90多公斤戶外型，不需要專門配電房的防蝕儀，重量輕、初期投資費(fèi)用少、安裝方法簡(jiǎn)單、性能可靠、高效運(yùn)行達(dá)85%以上節(jié)能、供電方法獨(dú)特。
[0017]以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明?！靖綀D說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的供電工作原理圖；
[0019]圖2是脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)外接電源調(diào)節(jié)輸出電壓接線圖；
[0020]圖3是PWM控制電路與切換電路組成的功率變換電路的電路原理圖；[0021 ]圖4是AC輸入整流濾波電路原理圖?！揪唧w實(shí)施方式】 [〇〇22] 實(shí)施例1:
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，包括電磁濾波回路、突入電流控制電路、整流/PFC回路一、切換電路、變壓器、整流/PFC回路二、隔離變壓器以及PWM控制電路;其中電磁濾波回路的輸入端外接交流電壓AC220V，電磁濾波回路的輸出端與突入電流控制電路的輸入端電連接，突入電流控制電路的輸出端與整流/PFC回路一的輸入端電連接，整流/PFC回路一的輸出端以及整流/PFC回路二的輸入端之間電連接有切換電路，其中切換電路具體經(jīng)變壓器電連接整流/PFC回路二的輸入端;整流/ PFC回路二的輸出正端+V和輸出負(fù)端-V之間輸出可調(diào)直流電壓;PWM控制電路與切換電路通過(guò)隔離變壓器電連接。所述電磁濾波回路將外接交流電壓AC220V轉(zhuǎn)換為198V的低直流電壓并輸送給突入電流控制電路，突入電流控制電路將所述低直流電壓升高至600-700V的高直流電壓，整流/PFC回路一將突入電流控制電路所輸出的600-700V的高直流電壓進(jìn)行進(jìn)一步的高壓整流;高壓整流后的高直流電壓經(jīng)切換電路后，變壓器將其進(jìn)行降壓并輸出給整流/ PFC回路二，整流/PFC回路二對(duì)變壓器所輸出的低壓直流電壓進(jìn)行再次整流并輸出，從而在整流/PFC回路二的輸出正端+V和輸出負(fù)端-V之間輸出紋波系數(shù)極小的0?60V可調(diào)直流電壓，其中穩(wěn)壓電源源效應(yīng)為0.1%，即當(dāng)輸入電壓變化10%時(shí)，輸出電壓變化千分之一。(注意: 在測(cè)量源效應(yīng)時(shí)，負(fù)載應(yīng)保持不變)。
[0024]本實(shí)施例中的HVM控制電路與切換電路組成功率變換電路，該電路的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示:脈寬調(diào)制芯片UC3842的6腳連接電阻R1的一端，電阻R1的另一端連接M0S管的柵極，M0S管的柵極與地之間分別連接電容C1、穩(wěn)壓二極管Z1以及電阻R2,其中穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接地;M0S管的源極連接電阻R3的一端，R3的另一端接地;M0S管的漏極連接二極管D2的陽(yáng)極，二極管D2的陰極通過(guò)節(jié)點(diǎn)P2連接二極管D1的陽(yáng)極，二極管D1的陰極連接電容C3的一端，電容C3的另一端通過(guò)節(jié)點(diǎn)P1與隔離變壓器線圈T1的一端連接，隔離變壓器線圈T1的另一端通過(guò)節(jié)點(diǎn)P3與電容C4的一端連接，電容C4的另一端通過(guò)電阻R6接地;節(jié)點(diǎn)P3與M0S管的漏極連接;節(jié)點(diǎn)P2連接電阻R8的一端，電阻R8的一端通過(guò)節(jié)點(diǎn)P4與二極管D1的陰極連接;節(jié)點(diǎn)P4還連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端與節(jié)點(diǎn)P1連接并引出DC+端；脈寬調(diào)制芯片 UC3842的3腳與電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端與M0S管的源極連接；脈寬調(diào)制芯片 UC3842的3腳與地之間還分別連接有電容C2以及電阻R5。
[0025]現(xiàn)對(duì)以上電路結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的說(shuō)明，該功率變換電路中:[〇〇26] M0S管的工作原理:目前應(yīng)用最廣泛的絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管是M0SFET(M0S管)，是利用半導(dǎo)體表面的電聲效應(yīng)進(jìn)行工作的。也稱為表面場(chǎng)效應(yīng)器件。由于它的柵極處于不導(dǎo)電狀態(tài)，所以輸入電阻可以大大提高，最高可達(dá)105歐姆，M0S管是利用柵源電壓的大小，來(lái)改變半導(dǎo)體表面感生電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。[〇〇27] 電路工作原理:1?4、03、1?5、1?6、04、01、02組成緩沖器，和開關(guān)冊(cè)3管并接，使開關(guān)管電壓應(yīng)力減少，EMI減少，不發(fā)生二次擊穿。在開關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，變壓器的原邊線圈易產(chǎn)生尖峰電壓和尖峰電流，這些元件組合一起，能很好地吸收尖峰電壓和電流。從R3測(cè)得的電流峰值信號(hào)參與當(dāng)前工作周波的占空比控制，因此是當(dāng)前工作周波的電流限制。當(dāng)R5上的電壓達(dá)到IV時(shí)，UC3842停止工作，開關(guān)管Q1立即關(guān)斷。R1和Q1中的結(jié)電容CGS、CGD—起組成RC 網(wǎng)絡(luò)，電容的充放電直接影響著開關(guān)管的開關(guān)速度。R1過(guò)小，易引起振蕩，電磁干擾也會(huì)很大;R1過(guò)大，會(huì)降低開關(guān)管的開關(guān)速度。Z1通常將MOS管的GS電壓限制在18V以下，從而保護(hù)了MOS管。Q1的柵極受控電壓為鋸形波，當(dāng)其占空比越大時(shí)，Q1導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，變壓器所儲(chǔ)存的能量也就越多；當(dāng)Q1截止時(shí)，變壓器通過(guò)01、02、1?5、1?4、03釋放能量，同時(shí)也達(dá)到了磁場(chǎng)復(fù)位的目的，為變壓器的下一次存儲(chǔ)、傳遞能量做好了準(zhǔn)備。1C根據(jù)輸出電壓和電流時(shí)刻調(diào)整著6腳鋸形波占空比的大小，從而穩(wěn)定了整機(jī)的輸出電流和電壓。C4和R6為尖峰電壓吸收回路。[〇〇28] 本實(shí)用新型的外接電源電壓值的范圍為1?6V; PWM控制電路的P麗頻率基準(zhǔn)值為 100KHZ;調(diào)節(jié)外接電源電壓值調(diào)1V時(shí)，PWM為100KHZ，輸出正端+V和輸出-V端之間輸出0V;調(diào)節(jié)外接電源電壓值調(diào)6V時(shí)，PWM為200KHZ，輸出正端+V和輸出-V端之間輸出60V。
[0029]上述電磁濾波回路為現(xiàn)有技術(shù)電路，如圖4所示為一典型的AC輸入整流濾波電路原理圖，其中包括如下子電路部分:
[0030]①防雷電路:當(dāng)有雷擊，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時(shí)，由M0V1、M0V2、M0V3:F1、F2、 F3、H)G1組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過(guò)其工作電壓時(shí)，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過(guò)大，F(xiàn)1、F2、F3會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電路。②輸入濾波電路:(:1丄1、02、03組成的雙31型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開啟瞬間，要對(duì)C5充電，由于瞬間電流大，加RT1(熱敏電阻)就能有效的防止浪涌電流。因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上，一定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減小(RT1是負(fù)溫系數(shù)元件)，這時(shí)它消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常工作。③整流濾波電路:交流電壓經(jīng)BRG1整流后，經(jīng)C5 濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。[0031 ]另外本實(shí)施例中的突入電流控制電路、整流/PFC回路一、整流/PFC回路二以及PWM 控制電路均為現(xiàn)有技術(shù)電路，在此不再一一詳細(xì)敘述。
[0032]本實(shí)用新型用脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅整流電源供電，運(yùn)行本身無(wú)噪聲，消耗能量也小，效率高達(dá)85%以上，無(wú)碳刷調(diào)壓不冒火花安全，將原來(lái)600多公斤重需要專用設(shè)備搬運(yùn)的室內(nèi)防蝕儀，改變成一個(gè)90多公斤室外防蝕儀，重量輕、不需要專門配電房，減少了初期投入費(fèi)用，安裝方法簡(jiǎn)單、性能可靠、方法獨(dú)特。達(dá)到了油水井套管不被腐蝕而長(zhǎng)期安全高效運(yùn)行的目標(biāo)。[〇〇33] 實(shí)施例2:
[0034]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，所述整流/PFC回路一通過(guò)PFC控制電路電連接有防止損害該油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的過(guò)溫保護(hù)電路，其中PFC控制電路以及過(guò)溫保護(hù)電路其結(jié)構(gòu)均為現(xiàn)有技術(shù)電路，在此不再詳述;上述的PFC控制電路，PFC回路均是現(xiàn)有技術(shù)，實(shí)施例中不再詳細(xì)敘述，在這里對(duì)其進(jìn)行一些簡(jiǎn)要的介紹:其中PFC就是“功功率因數(shù)校正”的意思，主要用來(lái)表征電子產(chǎn)品對(duì)電能的利用效率。功率因數(shù)越高，說(shuō)明電能的利用效率越尚。電子電源廣品中引入PFC電路，就可以大大提尚對(duì)電能的利用效率。PFC有兩種，一種是無(wú)源PFC(也稱被動(dòng)式PFC)，一種是有源PFC(也稱主動(dòng)式PFC)。無(wú)源PFC—般采用電感補(bǔ)償方法使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來(lái)提高功率因數(shù)，但無(wú)源PFC的功率因數(shù)不是很高，只能達(dá)到0.7?0.8;有源PFC由電感電容及電子元器件組成，體積小，可以達(dá)到很高的功率因數(shù)，但成本要高出無(wú)源PFC—些。[〇〇35] PFC電路的電流環(huán)路由整流后的輸入電壓和輸出電壓的誤差信號(hào)通過(guò)乘法器來(lái)控制。通過(guò)調(diào)節(jié)電流控制信號(hào)的平均幅度來(lái)控制輸出電壓。通過(guò)輸入電壓的波形來(lái)調(diào)節(jié)輸入電流的波形。在與輸入電壓信號(hào)相乘之前，電壓誤差信號(hào)先除以平均輸入電壓(前饋電壓) 的平方。[〇〇36]所述PWM控制電路與隔離變壓器輸入端連接;所述外接電源電壓值的范圍為1?6V; P麗控制電路的P麗頻率基準(zhǔn)值為100KHZ;調(diào)節(jié)外接電源電壓值調(diào)IV時(shí)，P麗為100KHZ，輸出正端+V和輸出-V端之間輸出0V;調(diào)節(jié)外接電源電壓值調(diào)6V時(shí)，為200KHZ，輸出正端+V和輸出-V端之間輸出60V。所述PWM控制電路(請(qǐng)描述該電路的具體電路連接關(guān)系，并給出該電路結(jié)構(gòu)圖)所述PWM控制電路電連接隔離變壓器輸入端、過(guò)壓保護(hù)電路、檢測(cè)電路和均流電路。PWM控制電路是根據(jù)電源的輸出負(fù)載情況來(lái)控制電源的開關(guān)管的閉合的。如果輸出電壓過(guò)高或者過(guò)低時(shí)，PWM控制電路將會(huì)改變電壓的波形以適應(yīng)開關(guān)管，從而達(dá)到校準(zhǔn)正輸出電壓的目的。[0037 ]所述PWM控制電路、整流/PFC回路二的輸出正端+V、以及檢測(cè)電路之間電連接有防止損害該油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的過(guò)壓保護(hù)電路，該過(guò)壓保護(hù)電路為現(xiàn)有技術(shù)電路，此處不再詳述;所述整流/PFC回路二電連接變壓器輸入端和輸出負(fù)載端，作用是將較低的直流進(jìn)一步整流和功率因數(shù)校正。所述變壓器和隔離變壓器電連接切換電路輸入端和輸出端PWM控制電路、整流/PFC回路二。主要作用是能很好地吸收尖峰電壓和電流并高直流轉(zhuǎn)變低直流電壓。
[0038]所述PFC控制電路電連接有防止損害該油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的過(guò)溫保護(hù)電路。所述切換電路與PWM控制電路之間電連接有防止調(diào)壓過(guò)高損壞PWM控制電路的過(guò)載保護(hù)電路。所述切換電路電連接整流/PFC回路一輸入端以及連接變壓器、隔離變壓器，該切換電路它是帶有切換M0S管的開關(guān)電源電路，由于它的柵極處于不導(dǎo)電狀態(tài)，所以輸入電阻可以大大提高，最高可達(dá)105歐姆，M0S管是利用柵源電壓的大小，來(lái)改變半導(dǎo)體表面感生電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。所述整流/PFC回路一電連接突入電流控制電路輸入端和輸出端的切換電路，交流電壓經(jīng)整流后，經(jīng)電容濾波后得到直流電壓。若電容容量變小，輸出的交流紋波將增大1FC電路的電流環(huán)路由整流后的輸入電壓和輸出電壓的誤差信號(hào)通過(guò)乘法器來(lái)控制。通過(guò)調(diào)節(jié)電流控制信號(hào)的平均幅度來(lái)控制輸出電壓。通過(guò)輸入電壓的波形來(lái)調(diào)節(jié)輸入電流的波形。PFC就是“功功率因數(shù)校正”的意思，主要用來(lái)表征電子產(chǎn)品對(duì)電能的利用效率。功率因數(shù)越高，說(shuō)明電能的利用效率越高。本PFC電路有源PFC 由電感電容及電子元器件組成，體積小，可以達(dá)到很高的功率因數(shù)，達(dá)到0.95以上。所述PWM 控制電路電連接有均流電路，均流電路輸出有均流端CS。該均流電路一端和PWM控制電路連接，另一端和另一個(gè)脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的CS端連接，目的是兩個(gè)脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行而設(shè)定的，該均流電路為現(xiàn)有技術(shù)電路，此處不再詳述其具體結(jié)構(gòu)。所述PWM控制電路通過(guò)光電隔離器電連接有遙測(cè)電路，該遙測(cè)電路的遙控開/關(guān)為RC端;所述光電隔離器電連接檢測(cè)電路輸入端和輸出外接電位器端。光隔離器作用是和外調(diào)電位器連接防干擾設(shè)定的。這里的遙測(cè)電路為現(xiàn)有技術(shù)電路，不再詳述。
[0039]所述整流/PFC回路一的低壓脈動(dòng)電流輸出端電連接有輔助電源，輔助電源經(jīng)電壓變壓后分別電連接有降溫風(fēng)扇和整流/濾波電路，整流/濾波電路的輔助電源對(duì)地端AUXG， 上述輔助電源為一從電路上引出的取電用的插座。
[0040]所述突入電流控制電路電連接電磁濾波回路輸入端和輸出端整流/PFC回路。當(dāng)I 運(yùn)開啟瞬間，要對(duì)電容充電，由于瞬間電流大，加熱敏電阻就能有效的防止浪涌電流。因瞬時(shí)能量全消耗在熱敏電阻上，一定時(shí)間后溫度升高熱敏電阻阻值減小(熱敏電阻是負(fù)溫系數(shù)元件)，這時(shí)它消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常工作。[0041 ] 所述檢測(cè)電路:電連接負(fù)載輸入端和輸出端PWM控制電路、光電隔離器。PWM控制電路檢測(cè)電路是根據(jù)電源的輸出負(fù)載情況來(lái)控制電源的開關(guān)管的閉合的。如果輸出電壓過(guò)高或者過(guò)低時(shí)，PWM控制電路將會(huì)改變電壓的波形以適應(yīng)開關(guān)管，從而達(dá)到校準(zhǔn)正輸出電壓的目的;這里的檢測(cè)電路為現(xiàn)有技術(shù)很容易實(shí)現(xiàn)的電路，為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳述其結(jié)構(gòu)。 [〇〇42]本實(shí)用新型的輸入端接交流AC220V，輸出端輸出0?60V可調(diào)直流電壓，最大直流電流為60A。當(dāng)外接電源電壓調(diào)為IV時(shí)，輸出直流電壓值為0V，當(dāng)外接電源電壓調(diào)為6V時(shí)， 輸出直流電壓60V。輸出直流電壓0?60V可調(diào)，最大直流電流為60A，總功率4KW。能給1?8個(gè)油水井套管提供合理的需要電流，進(jìn)行油水井單井套管防蝕陰極保護(hù)，每個(gè)油水井需要供電電流一般為4A。為了節(jié)省施工成本，現(xiàn)場(chǎng)只打一口陽(yáng)極井，脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)正極必須用一根導(dǎo)線與陽(yáng)極井連接。經(jīng)過(guò)防蝕儀內(nèi)8個(gè)瓷盤電阻器和被保護(hù)的油水井單井套管相連，8個(gè)瓷盤電阻器和脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的負(fù)極相連，構(gòu)成一個(gè)控制回路，通過(guò)外接電源電壓變化可以調(diào)整脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)輸出電壓值，用來(lái)改變保護(hù)回路中電流的大小值。電壓值調(diào)節(jié)的方式為PWM脈寬調(diào)節(jié)方式。[〇〇43]本實(shí)用新型的P麗脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)工作原理如圖1及圖2所示。
[0044]外接交流電壓AC220V，經(jīng)過(guò)電磁濾波回路和突入電流控制電路以及整流/PFC回路，輸出低壓脈動(dòng)電流，再經(jīng)過(guò)PFC控制電路和切換電路變成高壓脈動(dòng)直流電壓值，經(jīng)變壓器變成脈動(dòng)小的直流電壓值，最后經(jīng)過(guò)整流/PFC回路變成紋波系數(shù)極小的0?60V可調(diào)直流電壓，最大直流為60A電流。當(dāng)供電負(fù)載需要電壓值變化時(shí)，調(diào)節(jié)外接電源電壓(1?6V)值， 通過(guò)檢測(cè)電路和PWM控制電路控制切換電路，改變輸出電壓值，PWM頻率基準(zhǔn)值為100KHZ。當(dāng)調(diào)節(jié)外接電源電壓值調(diào)IV時(shí)，PWM為100KHZ，脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)輸出0V;當(dāng)調(diào)節(jié)外接電源電壓值調(diào)6 V時(shí)，PWM為200KHZ，脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)輸出60 V。為了脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)供電的安全性，該系統(tǒng)設(shè)有過(guò)溫保護(hù)電路、過(guò)載保護(hù)電路和過(guò)壓保護(hù)電路，另外該系統(tǒng)設(shè)有遙測(cè)方式的遙測(cè)電路，以及給電風(fēng)扇供電的輔助電源電路。+V端代表電源輸出正端、-V端代表電源輸出負(fù)端、+S代表遙感的正端、-S代表遙感的負(fù)端、+PV代表輸出電壓外部控制正端、-PV代表輸出電壓外部控制負(fù)端、RC代表遙控開/關(guān)、CS代表均流端、AUXG代表輔助電源對(duì)地端。+V端和-V端接負(fù)載正端和負(fù)端，遠(yuǎn)距離給負(fù)載供電時(shí)防止導(dǎo)線對(duì)電壓的衰減，+S 端、-S端分別要接+V端和-V端，外接電源正端和負(fù)端分別接脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的+PV 端、-PV端。
[0045]油水井套管防蝕儀主要由柜體、空開、可調(diào)的脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)、8個(gè)瓷盤電阻器、顯示8路電壓、電流值大小得觸摸屏等組成的。能對(duì)1?8個(gè)油水井套管通電流進(jìn)行陰極保護(hù)，為了節(jié)省施工成本，現(xiàn)場(chǎng)只打一口陽(yáng)極井，脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)正極必須用一根導(dǎo)線與陽(yáng)極井連接。為了防止電流因叢式井井下位置不同而造成電流分布不均衡、井間電位不平衡，用8個(gè)瓷盤電阻器作為可調(diào)電阻負(fù)載進(jìn)行分流。保證給保護(hù)的油水井套管的提供需要的電流(油水井套管是純電阻性負(fù)載1Q?4Q)。新保護(hù)的油水井一般先通5A電流，等電路打通后，改為4A電流進(jìn)行長(zhǎng)期通電進(jìn)行保護(hù)。[〇〇46]可調(diào)的脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，+V端代表電源輸出正端、-V端代表電源輸出負(fù)端、 +S代表遙感的正端、-S代表遙感的負(fù)端、+PV代表輸出電壓外部控制正端、-PV代表輸出電壓外部控制負(fù)端、RC代表遙控開/關(guān)、CS代表均流端、AUXG代表輔助電源對(duì)地端。+V端和-V端分別接負(fù)載的正端和負(fù)端，遠(yuǎn)距離給負(fù)載供電時(shí)防止導(dǎo)線對(duì)電壓的衰減，+S端、-S端分別要接 +V端和-V端，外接電源接正端和負(fù)端分別接+PV端和-PV端。脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)輸入端接入外接交流電壓AC220V后，經(jīng)過(guò)電磁濾波回路和突入電流控制電路以及整流/PFC回路， 輸出低壓脈動(dòng)198V電壓，再經(jīng)過(guò)PFC控制電路和切換電路變成1000V高壓脈動(dòng)直流電壓，經(jīng)過(guò)變壓器變成脈動(dòng)小60V直流電壓，最后經(jīng)過(guò)整流/PFC回路變成紋波系數(shù)極小的0?60V可調(diào)直流電壓，最大直流電流為60A。+V端和-V端接負(fù)載時(shí)，當(dāng)需要脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)供電為30V時(shí)，調(diào)節(jié)外接電源+PV端、-PV端電壓值為3.5V，通過(guò)檢測(cè)電路和PWM控制電路控制切換電路，PWM頻率變?yōu)?50KHZ，改變輸出+V端和-V端直流電壓值為30V。當(dāng)需要脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)提供45V直流電壓時(shí)，調(diào)節(jié)外接電源+PV端、-PV端電壓值為4.75V，通過(guò)檢測(cè)電路和 pmi控制電路控制切換電路，pmi頻率變?yōu)?75KHZ，改變輸出+V端和-V端直流電壓值為45V。 當(dāng)需要系統(tǒng)供電60V時(shí)，調(diào)節(jié)外接電源+V端和-V端電壓值為6V，通過(guò)檢測(cè)電路和PWM控制電路控制切換電路，PWM頻率變?yōu)?00KHZ，改變輸出+V端和-V端直流電壓值為60V。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生過(guò)溫、過(guò)載和過(guò)壓時(shí)，該系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)溫保護(hù)電路、過(guò)載保護(hù)電路和過(guò)壓保護(hù)電路進(jìn)行保護(hù)， 不損壞脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)。為了能及時(shí)將脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)中熱量散去，輔助電源給電風(fēng)扇供24V電進(jìn)行運(yùn)行。電壓大小調(diào)節(jié)的方式為PWM脈寬調(diào)節(jié)方式。
[0047]本實(shí)用新型的主要技術(shù)參數(shù):
[0048]1、交流輸入:180 ?264V;[〇〇49]2、輸出直流電壓:0?60V，精度1%;[〇〇5〇] 3、最大輸出直流電流:60A，精度1 %;[〇〇5114、允許使用工作溫度:-30—75°C;
[0052]5、工作效率:85%以上；[〇〇53]6、外接電源電壓值:1?6V可調(diào)；
[0054]7、遙感功能:+S端和+V端以及-S端和-V端的連接應(yīng)免受雜訊和干擾信號(hào)影響；
[0055]8、保護(hù)種類:短路/過(guò)載/過(guò)短路/過(guò)溫度；
[0056]9、冷卻方式:內(nèi)建直流控速風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻。
[0057]本實(shí)施方式中沒有詳細(xì)敘述的部分屬本行業(yè)的公知的常用手段，這里不一一敘述。以上例舉僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的限制， 凡是與本實(shí)用新型相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，其特征在于，包括電磁濾波回路、突 入電流控制電路、整流/PFC回路一、切換電路、變壓器、整流/PFC回路二、隔離變壓器以及 PWM控制電路;其中電磁濾波回路的輸入端外接交流電壓AC220V，電磁濾波回路的輸出端與 突入電流控制電路的輸入端電連接，突入電流控制電路的輸出端與整流/PFC回路一的輸入 端電連接，整流/PFC回路一的輸出端以及整流/PFC回路二的輸入端之間電連接有切換電 路，其中切換電路具體經(jīng)變壓器電連接整流/PFC回路二的輸入端;整流/PFC回路二的輸出 正端+V和輸出負(fù)端-V之間輸出可調(diào)直流電壓;PWM控制電路與切換電路通過(guò)隔離變壓器電 連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所 述PWM控制電路與切換電路組成功率變換電路，該電路的具體結(jié)構(gòu)為:脈寬調(diào)制芯片UC3842 的6腳連接電阻R1的一端，電阻R1的另一端連接MOS管的柵極，MOS管的柵極與地之間分別連 接電容C1、穩(wěn)壓二極管Z1以及電阻R2,其中穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接地;MOS管的源極連接電阻 R3的一端，R3的另一端接地;MOS管的漏極連接二極管D2的陽(yáng)極，二極管D2的陰極通過(guò)節(jié)點(diǎn) P2連接二極管D1的陽(yáng)極，二極管D1的陰極連接電容C3的一端，電容C3的另一端通過(guò)節(jié)點(diǎn)P1 與隔離變壓器線圈T1的一端連接，隔離變壓器線圈T1的另一端通過(guò)節(jié)點(diǎn)P3與電容C4的一端 連接，電容C4的另一端通過(guò)電阻R6接地;節(jié)點(diǎn)P3與MOS管的漏極連接;節(jié)點(diǎn)P2連接電阻R8的 一端，電阻R8的一端通過(guò)節(jié)點(diǎn)P4與二極管D1的陰極連接;節(jié)點(diǎn)P4還連接電阻R7的一端，電阻 R7的另一端與節(jié)點(diǎn)P1連接并引出DC+端;脈寬調(diào)制芯片UC3842的3腳與電阻R4的一端連接， 電阻R4的另一端與MOS管的源極連接;脈寬調(diào)制芯片UC3842的3腳與地之間還分別連接有電 容C2以及電阻R5;所述外接電源電壓值的范圍為1?6V; PWM控制電路的PWM頻率基準(zhǔn)值為1OOKHZ。3.如權(quán)利要求1所述的一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所 述PWM控制電路與連接外接電源的輸出電壓外部控制端之間電連接有檢測(cè)電路。4.如權(quán)利要求3所述的一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所 述PWM控制電路、整流/PFC回路二的輸出正端+V、以及檢測(cè)電路之間電連接有防止損害該油 水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的過(guò)壓保護(hù)電路;所述整流/PFC回路二電連接變壓 器輸入端和輸出負(fù)載端。5.如權(quán)利要求3所述的一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所 述PWM控制電路通過(guò)光電隔離器電連接有遙測(cè)電路，該遙測(cè)電路的遙控開/關(guān)為RC端;所述 光電隔離器電連接檢測(cè)電路輸入端和輸出外接電位器端。6.如權(quán)利要求1所述的一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所 述整流/PFC回路一通過(guò)PFC控制電路電連接有防止損害該油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流 供電系統(tǒng)的過(guò)溫保護(hù)電路。7.如權(quán)利要求1所述的一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所 述切換電路與PWM控制電路之間電連接有防止調(diào)壓過(guò)高損壞PWM控制電路的過(guò)載保護(hù)電路。8.如權(quán)利要求1所述的一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所 述PWM控制電路電連接有均流電路，均流電路輸出有均流端CS。9.如權(quán)利要求1所述的一種油水井套管防蝕儀脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所 述整流/PFC回路一的低壓脈動(dòng)電流輸出端電連接有輔助電源，輔助電源經(jīng)電壓變壓后分別電連接有降溫風(fēng)扇和整流/濾波電路，整流/濾波電路的輔助電源對(duì)地端AUXG。
【文檔編號(hào)】H02J1/10GK205583685SQ201520906390
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年11月16日
【發(fā)明人】高寶元
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院