[发明专利]一种井下数字电源系统

说明书

本发明提供一种井下数字电源系统，包括泥浆发电机和接在泥浆发电机的输出端的整流模块，所述整流模块把泥浆发电机产生的感应交流电转换为整流电后输出，还包括：补偿波动开关，其在泥浆发电机输出的感应交流电的电压振幅超过预设范围时导通；功率负载，其经待导通的补偿波动开关连接整流模块的输出端。在泥浆发电机的转子和涡轮叶片不同步时，泥浆发电机输出的感应交流电的电压振幅不在预设的电压振幅范围内，此时补偿波动开关导通，使得整流模块输出的整流电接入功率负载中，此时泥浆发电机的动态负载瞬时增加，使得转子的转速瞬时降低，转子趋向稳定，然后涡轮叶片通过磁耦合带动转子提高转速，在此过程中涡轮叶片和转子会趋向同步。

技术领域

本发明涉及数字电源领域，特别涉及一种井下数字电源系统。

背景技术

随钻测量仪器广泛应用在油气开发中，其主要用于测量评估油气地层和控制钻井轨迹。现主要使用电池或泥浆发电机给随钻测量仪器供电，由于电池的容量有限会导致井下仪器的工作时间受到限制，目前通常使用泥浆发电机给随钻测量仪器供电。

泥浆发电机提供感应交流电，再由直流转换电源把该感应交流电转换成直流电后给随钻测量仪器供电，泥浆发电机的具体结构和提供感应交流电的具体过程如下：泥浆发电机包括涡轮叶片、转子、定子线圈和两组磁铁，其中一组磁铁与涡轮叶片固定连接，另一组磁铁与转子连接，转子位于定子线圈内；井下泥浆流动使泥浆发电机的涡轮叶片旋转，则与涡轮叶片固定连接的磁铁也随之旋转，旋转的磁铁通过磁耦合带动另一组与转子固定连接的磁铁旋转，则转子会在定子线圈中旋转，从而使得泥浆发电机产生感应交流电。通常泥浆发电机的定子线圈会绕成三组，从而使得泥浆发电机输出三相交流电，三相交流电的电压取决于泥浆的流速和负载电流。

由于泥浆发电机的转子是由涡轮叶片通过磁耦合带动旋转的，若泥浆流速不稳定或负载电流大幅度变化，则会导致涡轮叶片转速不稳定，导致转子和涡轮叶片之间出现非同步现象。若转子和涡轮叶片之间的非同步超过一定程度，则泥浆发电机会出现脱载现象，此时涡轮叶片会出现破坏性的高速旋转，而转子会出现时快时慢的不稳定转动，此时泥浆发电机会进行不可纠正的停机以保护涡轮叶片和转子。在泥浆发电机进行停机后若要令泥浆发电机恢复工作，则需要使泥浆停止流动后再次启动泥浆发电机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数字电源系统，其在泥浆发电机的转子和涡轮叶片出现非同步现象后，能避免该非同步超过一定程度，从而避免泥浆发电机出现脱载现象。

为解决上述技术问题，本发明提供一种井下数字电源系统，包括泥浆发电机和接在泥浆发电机的输出端的整流模块，所述整流模块把泥浆发电机产生的感应交流电转换为整流电后输出，还包括：

波动开关，其在泥浆发电机输出的感应交流电的电压振幅超过预设范围时导通；

功率负载，其经待导通的波动开关连接整流模块的输出端。

优选地，包括依次连接的信号采集模块、控制器和补偿PWM模块，所述补偿PWM模块连接波动开关，所述信号采集模块连接泥浆发电机的输出端以获取感应交流电的电压信号，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能够实现以下步骤：接收来自信号采集模块的感应交流电的电压信号，并根据所述电压信号判断所述感应交流电的电压振幅是否在预设范围内，若判断出所述感应交流电的电压振幅不在预设范围内，则控制补偿PWM模块输出PWM脉冲以驱动补偿波动开关导通。

优选地，所述信号采集模块还连接功率负载以获取功率负载的功率信号，所述计算机程序被处理器执行时还能够实现以下步骤：在补偿波动开关导通后，接收来自信号采集模块的功率负载的功率信号，并根据所述功率信号判断所述功率负载的功率是否大于预设功率阈值，若判断出所述功率负载的功率大于预设功率阈值，则控制补偿PWM模块不输出PWM脉冲以关闭补偿波动开关。