一種整流逆變探管的製作方法

2023-06-15 23:14:56 1

一種整流逆變探管的製作方法
【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於所述鍍青銅外殼中，在整流逆變探管的上端部還設有同軸插針，所述同軸插針與所述接頭相連接，其中，在所述電路骨架內部設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合井下智能鑽井工具的結構特點，具備輕型化、易安裝、強度高、可靠性強、實用性廣泛，適用於8.5寸，12寸，16寸等智能鑽井工具。
【專利說明】一種整流逆變探管

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種探管，特別地涉及一種用於井下智能鑽井的整流逆變探管。

【背景技術】
[0002]在井下智能鑽井工具中，探管一般安裝於中心鑽杆的鑽挺中，其上端通過螺旋線與泥漿發電機相連接，下端與泥漿旁通座相連接並引線連接到旋轉變壓器。
實用新型內容
[0003]為了解決大功率電能和數據信號在中心鑽杆與不旋轉外套之間有效傳遞的問題，本實用新型提供一種能夠適應旋轉導向鑽井工具結構特點，具備結構輕巧、性能可靠等特點的具備電能和數據傳輸的整流逆變探管。
[0004]所述整流逆變探管位於鑽井設備中心鑽杆的鑽挺中，其上端通過螺旋線與泥漿發電機相連接，其下端與泥漿旁通座相連接並引線連接到旋轉變壓器的原邊，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於所述鍍青銅外殼中，在整流逆變探管的上端部還設有同軸插針，所述同軸插針與所述接頭相連接，其中，在所述電路骨架內部設有整流逆變器和無線通信電路。
[0005]優選的是，所述整流逆變器包括整流濾波電路、保護電路、?麗控制電路、全橋驅動電路、全橋變換電路、0000模塊電路以及諧振補償電路。
[0006]優選的是，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]優選的是，所述整流逆變器配置地用於將泥漿發電機輸出的低頻三相交流信號通過？11-2%控制轉換為高頻單相交流信號，並應用串聯諧振補償提高與旋轉變壓器的耦合效率係數。
[0008]優選的是，所述低頻三相交流信號被輸入到所述整流逆變器中，首先經所述整流濾波電路轉換為直流電並且分別輸出給所述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動電路發出？麗脈衝控制信號。
[0010]優選的是，所述保護電路配置地用於採集電壓電流並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控，一旦發生過壓過流情況便控制所述？麗控制電路關閉信號輸出。
[0011〕 優選的是，所述全橋變換電路接收到來自所述全橋驅動電路輸出的驅動信號，對全橋開關器件依次進行開關控制，並通過全橋高頻正反導通從而使直流電轉換為高頻脈衝交流電並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變壓器的原邊側。
[0012]優選的是，所述無線通信電路包括數據採集電路和射頻通信電路，其中，數據採集電路配置地用於採集泥漿指令、發電機頻率以及逆變器狀態等參數，然後將這些參數經過2.46高頻射頻調製為無線射頻信號傳輸給射頻通信電路，最終通過旋轉變壓器上纏繞的射頻天線發送給不旋轉外套裡面的接收設備，同時也接收來自不旋轉外套裡發送來的隨鑽狀態信息，從而實現中心鑽杆與不旋轉外套間的雙向數據通信，其中，射頻天線通過整流逆變探管端部的同軸插針伸出並纏繞在旋轉變壓器原邊上，與之對應的旋轉變壓器副邊天線由不旋轉外套裡面的射頻電路伸出。
[0013]優選的是，所有發熱功率器件均採用貼片封裝形式焊接在1111111厚的鋁基板上，鋁基板地面均勻塗抹導熱膠緊貼在整流逆變探管內部的電路骨架結構上，表面塗膠以固定元器件。
[0014]本實用新型涉及的整流逆變探管結合井下智能鑽井工具的結構特點，具備輕型化、易安裝、強度高、可靠性強、實用性廣泛，適用於8.5寸，12寸，16寸等智能鑽井工具。

【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構示意圖；
[0017]圖3是本實用新型涉及的整流逆變探管中的內部電路結構圖。
[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-數據採集電路、13-射頻通信電路、20-整流逆變探管、21-中心鑽杆、22-泥漿發電機、23-旋轉變壓器、24-不旋轉外套、25-泥漿發生器。

【具體實施方式】
[0019]為了更好地說明本實用新型的意圖，下面結合附圖對本實用新型內容做進一步說明。
[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位於鑽井設備中心鑽杆21的鑽挺中，其上端通過螺旋線與泥漿發電機22相連接，其下端與泥漿旁通座相連接並引線連接到旋轉變壓器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位於鍍青銅外殼1中，在整流逆變探管20的上端部還設有同軸插針4，所述同軸插針4與接頭3相連接。其中，在電路骨架2內部設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中的內部電路結構圖，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用於接收泥漿發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，首先信號經整流濾波電路5轉換為直流電並且分別輸出給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向全橋驅動電路8發出？麗脈衝控制信號，保護電路6配置地用於採集電壓電流並進行運算以形成保護信號，該保護信號可對？麗控制電路7進行實時監控，一旦發生過壓過流情況便控制？麗控制電路7關閉信號輸出；全橋變換電路9接收到來自全橋驅動電路8輸出的驅動信號，對全橋開關器件依次進行開關控制，並通過全橋高頻正反導通從而使直流電轉換為高頻脈衝交流電並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變壓器的原邊側。
[0023]上述整流逆變器採用全橋式軟開關逆變傳輸技術，可適應寬範圍的泥漿發電機輸入電壓，將泥漿發電機輸出的低頻三相交流信號通過？麗-2%控制轉換為70腿2高頻單相交流信號，用於旋轉變壓器電磁耦合，同時將電能從旋轉變壓器的原邊(位於中心鑽杆上)傳遞到副邊(位於非旋轉外套上)，再經過井下隨鑽電源處理後向隨鑽電控設備供電，從而實現大功率電能由鑽井設備的中心鑽杆到不旋轉外套之間的傳遞，並應用串聯諧振補償電路提高與旋轉變壓器的耦合效率係數，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據採集電路12和射頻通信電路13，其中，數據採集電路12配置地用於採集泥漿發電機頻率(井上通過調整泥漿排量來改變泥漿發電機頻率進行鑽井指令的下傳)、逆變器電壓/電流等參數，然後將這些參數經過2.46高頻射頻調製為無線射頻信號傳輸給射頻通信電路13，最終通過旋轉變壓器23上纏繞的射頻天線發送給不旋轉外套裡面的接收設備，同時接收來自非旋轉外套中隨鑽電控設備發送的隨鑽狀態數據，經過數據處理後轉發給泥漿脈衝發生器25來改變泥漿排量從而實現數據的上傳，從而實現中心鑽杆與不旋轉外套24間的雙向數據通信。
[0025]其中，上述無線通信電路用於實現中心鑽杆與非旋轉外套間隨鑽設備的雙向通信功能，採用高頻2.46 21曲66射頻通信技術，基於1222802.15.4標準的低功耗區域網協議，以協調器和路由器建立點播的網絡模式，實現短距離、高增益、低功耗的無線數據通信，射頻天線通過整流逆變探管20端部的同軸插針4伸出並纏繞在旋轉變壓器23原邊上，與之對應的旋轉變壓器23副邊天線由不旋轉外套裡面的射頻電路伸出，數據信號在中線鑽杆與不旋轉外套24之間進行數據交換，即實現了上行與下行的數據傳輸。
[0026]此外，所有發熱功率器件均採用貼片封裝形式焊接在1皿厚的鋁基板上，鋁基板地面均勻塗抹導熱膠緊貼在整流逆變探管內部的電路骨架結構上，表面塗膠以固定元器件。
[0027]本實用新型所述的實施例僅是對本實用新型的優選實施方式進行的描述，並非對本實用新型構思和範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計思想的前提下，本領域中工程技術人員對本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的保護範圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
【權利要求】
1.一種整流逆變探管，所述整流逆變探管(20)位於鑽井設備中心鑽杆(21)的鑽挺中，其上端通過螺旋線與泥漿發電機(22)相連接，其下端與泥漿旁通座相連接並引線連接到旋轉變壓器(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)位於所述鍍青銅外殼(1)中，在整流逆變探管的上端部還設有同軸插針(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)內部設有整流逆變器和無線通信電路。
2.根據權利要求1所述的整流逆變探管，其特徵在於: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.根據權利要求2所述的整流逆變探管，其特徵在於: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.根據權利要求2或3所述的整流逆變探管，其特徵在於:所述整流逆變器配置地用於將泥漿發電機輸出的低頻三相交流信號通過？麗-2%控制轉換為高頻單相交流信號，並應用串聯諧振補償提高與旋轉變壓器的耦合效率係數。
5.根據權利要求4所述的整流逆變探管，其特徵在於:所述低頻三相交流信號被輸入到所述整流逆變器中，首先經所述整流濾波電路(5)轉換為直流電並且分別輸出給所述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.根據權利要求5所述的整流逆變探管，其特徵在於: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)向所述全橋驅動電路⑶發出？II脈衝控制信號。
7.根據權利要求6所述的整流逆變探管，其特徵在於:所述保護電路(6)配置地用於採集電壓電流並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)進行實時監控，一旦發生過壓過流情況便控制所述？麗控制電路(7)關閉信號輸出。
8.根據權利要求7所述的整流逆變探管，其特徵在於:所述全橋變換電路(9)接收到來自所述全橋驅動電路(8)輸出的驅動信號，對全橋開關器件依次進行開關控制，並通過全橋高頻正反導通從而使直流電轉換為高頻脈衝交流電並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變壓器的原邊側。
9.根據權利要求5-8中任一項所述的整流逆變探管，其特徵在於:所述無線通信電路包括數據採集電路和射頻通信電路，其中，數據採集電路配置地用於採集泥漿指令、發電機頻率以及逆變器狀態參數，然後將這些參數經過2.46高頻射頻調製為無線射頻信號傳輸給射頻通信電路，最終通過旋轉變壓器上纏繞的射頻天線發送給不旋轉外套裡面的接收設備，同時也接收來自不旋轉外套裡發送來的隨鑽狀態信息，從而實現中心鑽杆與不旋轉外套間的雙向數據通信，其中，射頻天線通過整流逆變探管端部的同軸插針(4)伸出並纏繞在旋轉變壓器原邊上，與之對應的旋轉變壓器副邊天線由不旋轉外套裡面的射頻電路伸出。
10.根據權利要求9所述的整流逆變探管，其特徵在於:所有發熱功率器件均採用貼片封裝形式焊接在Imm厚的鋁基板上，鋁基板地面均勻塗抹導熱膠緊貼在整流逆變探管內部的電路骨架結構上，表面塗膠以固定元器件。
11.根據權利要求1所述的整流逆變探管，其特徵在於:所述整流逆變器配置地用於將泥漿發電機輸出的低頻三相交流信號通過PWM-ZVS控制轉換為高頻單相交流信號，並應用串聯諧振補償提高與旋轉變壓器的耦合效率係數。
【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 優先權日:2014年9月15日
【發明者】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備研究所