[发明专利]井下发电系统及方法

权利要求书

1.一种井下发电系统，其包括：

用于给负载提供电力的发电模块，其包括；

涡轮机，其由井下流体的流动驱动旋转；

发电机，其与所述涡轮机连接，用于将来自所述涡轮机的旋转能转换为电能；及

AC-DC整流器，其与所述发电机连接，用于将来自所述发电机的交流电压转换为直流电压；以及

功率转换电路，其连接所述AC-DC整流器与所述负载，并且，被配置用于当所述负载处于工作模式时将第一功率提供给所述负载，并且，当所述负载处于非工作模式时将第二功率提供给所述负载，所述第二功率小于所述第一功率。

2.如权利要求1所述的井下发电系统，其中，所述功率转换电路包括：

第一DC-DC转换器，其用于当所述负载处于所述工作模式时将所述第一功率提供给所述负载；及

第二DC-DC转换器，其用于当所述负载处于所述非工作模式时将所述第二功率提供给所述负载。

3.如权利要求2所述的井下发电系统，其还包括：

功率转换器控制器，其分别可通讯地与所述第一DC-DC转换器和所述第二DC-DC转换器连接，并且，被配置用于分别控制所述第一DC-DC转换器和所述第二DC-DC转换器以在所述工作模式和所述非工作模式之间切换。

4.如权利要求2所述的井下发电系统，其中，所述发电模块包括：

升压电路，其分别连接所述AC-DC整流器与所述第一DC-DC转换器以及连接所述AC-DC整流器与所述第二DC-DC转换器。

5.如权利要求4所述的井下发电系统，其中，所述升压电路包括：

第一升压转换器，其用于提高来自所述AC-DC整流器的所述直流电压；

第二升压转换器，其用于进一步提高来自所述第一升压转换器的升压后的直流电压；及

电容，其连接在所述第一升压转换器和所述第二升压转换器之间用于功率缓存。

6.如权利要求4所述的井下发电系统，其还包括：

功率存储装置，其分别位于所述升压电路和所述第一DC-DC转换器之间以及位于所述升压电路和所述第二DC-DC转换器之间。

7.如权利要求4所述的井下发电系统，其还包括：

能量存储装置，其通过第三升压转换器连接在所述升压电路和所述第一DC-DC转换器之间。

8.如权利要求2至5中任一项所述的井下发电系统，其中，所述井下发电系统包括多个所述发电模块，所述功率转换电路连接每一个发电模块中的所述AC-DC整流器与所述负载，在所述多个发电模块中的多个涡轮机在物理上被如此定位使得一个或多个涡轮机暴露在井下流体中，并且，所述井下流体的流动驱动所述一个或多个涡轮机旋转。

9.如权利要求8所述的井下发电系统，其中，所述一个或多个涡轮机的转速以及由所述多个发电模块所产生的电量取决于各自涡轮机的物理位置。

10.如权利要求8所述的井下发电系统，其中，所述井下流体在套管内流动，所述多个涡轮机间隔地设置在所述套管的内圆周壁上或者靠近所述套管的中心布置。

11.如权利要求8所述的井下发电系统，其还包括：

集中式功率存储装置，其分别位于每一个发电模块与所述第一DC-DC转换器之间以及位于每一个发电模块和所述第二DC-DC转换器之间。

12.如权利要求8所述的井下发电系统，其还包括：

集中式能量存储装置，其通过升压转换器连接在每一个发电模块与所述第一DC-DC转换器之间。