专利名称：直流电场提高油田采收率法中150v稳压直流电源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是输出稳定直流电场的电路，具体涉及的是直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路。背景技术：
利用直流电场作用提高原油采收率是近年来的一项采油新技术。由于原油资源短缺是世界各国面临的重大难题，提高原油采收率是缓解该问题的有效途径。然而，随着中、高渗油藏相继进入高含水期，裂缝-溶洞型低渗油藏成为石油开采的主要瓶颈。使用常规的采油方法来处理裂缝-溶洞型低渗油层，原油采收率低，近50-70%的原油得不到开采。因此利用直流电场作用提高原油采收率技术具有广阔的发展前景。
发明内容
本发明的目的是提供直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路，它用于解决目前采油开采进入高含水期原油采收率低的问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是这种直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路的变压器与保险丝串联，保险丝连接桥式整流电路，桥式整流电路两端并联第一电容，第一电容的一端连接第一级限压电路，第一电容另一端接地；第一级限压电路连接稳压器的输入端，稳压器的输出端连接第二稳压电路，第一级限压电路和第二级稳压电路之间连接具有反向保护功能的二级管，第二级稳压电路的输出端连接第三电容，第三电容的另一端接地；第一级限压电路的第二级限压三极管的基极端与第二稳压电路的输出端之间连接稳压二级管。上述方案中第一级限压电路包括第一级限压三级管和第二级限压三极管，第一级限压三级管的基极连接第二级限压三级管的发射极，第一级限压三级管的发射极与第二级限压三级管的发射极之间并联第二电阻，然后再串联第三电阻；第一级限压三级管的集电极与第二级限压三级管的集电极匀连接至第一电阻，第一电阻的另一端连接第二级限压三级管的基极上。上述方案中第二级稳压电路的构成为，稳压器的输出端与调节端间一方面连接第一晶体二级管，另一方面与第二电容连接，第二电容另一端接地；第四电阻与第一晶体二级管并联后串联一个可调电阻，可调电阻的另一端接地。上述方案中稳压器为LM317集成稳压器。上述方案中变压器、保险丝以及工频220V交流电源构成变压环节。上述方案中桥式整流电路两端并联第一电容构成整流环节。上述方案中具有反向保护功能的二级管和第三电容构成电压反向保护电路。有益效果
I、本发明首先是满足直流电场提高采收率技术的用电要求，选取目标电压为直流电场提高油田采收率技术中数值模拟出的效果最佳作用电压150V。其次对现有直流电源进行改进。主要针对原有电源电路的稳压环节进行改进，能够保证瞬变电磁发射机的电压在一定的时间内稳定输出。利用低电压普通集成稳压器LM317设计精密稳压的150 V直流稳压电路，电路采用两个NPN晶体管实现了 LM317输入、输出端之间的限压、稳压和输入端的限流，电路具有较闻的稳压精度。2、本发明是将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。整流电路结构主要包括交流侧的电感、电阻、直流电容以及由全控开关器件和二极管组成的三相整流电路。其中交流侧电感包括电抗器的电感和交流电源内部电感，它起传递能量、抑制谐波电流和平衡电压与桥臂终端电压的关系等作用。直流侧采用LM317集成稳压器，这样使得直流侧的输出电压、电流更加稳定。第一级限压电路及第二级稳压电路使得电路能够具有较高的稳压精度，实现所需工作状态。四
图I是本发明的原理 图2是本发明整体电路的输入、输出波形图；
图3是本发明电路设计框图。五具体实施例方式 下面结合附图对本发明做进一步的说明
结合图I、图2、图3所示，这种直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路包括变压环节、整流环节、第一级限压电路、第二级稳压电路、电压反向保护电路，这种直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路具体构成为，变压器与保险丝串联，保险丝连接桥式整流电路，桥式整流电路两端并联第一电容
E1 ,第一电容E1的一端连接第一级限压电路，第一电容Ir1另一端接地；第一级限压电路连
接稳压器LM317 (U1)的输入端，稳压器LM317的输出端连接第二级稳压电路，第一级限压电
路和第二级稳压电路之间连接具有反向保护功能的二级管D2 ,第二级稳压电路的输出端
连接第三电容艺3 ,第三电容A的另一端接地；第一级限压电路的第二级限压三极管Af2的
基极端与第二级稳压电路的输出端之间连接稳压二级管&。稳压器为LM317集成稳压器。第一级限压电路包括第一级限压三级管JV1和第二级限压三极管况2,第一级限压三级管N1的基极连接第二级限压三级管-V2的发射极，第一级限压三级管Af1的发射极与第二级限压三级管2/2的发射极之间并联第二电阻&,然后再串联第三电阻乓；第一级限压三级管JV1的集电极与第二级限压三级管JV2的集电极均连接至第一电阻乓，第一电阻R1的另一端连接第二级限压三级管的基极上。第二级稳压电路的构成为,稳压器LM317的输出端与调节端间一方面连接第一晶体二级管Di，另一方面与第二电容E2连接，第二电容E2另一端接地；第四电阻R4与第一
晶体二级管只并联后串联一个可调电阻- ,可调电阻马的另一端接地。变压环节由变压器、保险丝以及工频220V交流电源构成。由于是将220V工频交流电转换成150V稳压直流电，因此电源变压器是降压变压器，它将220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路。
整流环节由桥式整流电路两端并联第一电容马构成，该整流环节采用二极管单相全波整流电路，利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。电压反向保护电路由具有反向保护功能的二级管D2和第三电容It3构成。当
LM317输出端接有较大第三电容E3时，若第一级保护电路输入端A与地之间短路或断电时，会出现输出端F的电位较输入端A高的情况，这可能造成第一级限压三级管JV1、第二级限压三级管和稳压器调整管的e-b结的反向击穿，在A与F之间接上具有反向保护功能
的二极管D2可以保证F端最多比A端高出一个管压降值，从而保护Ar1、N2和稳压器。一、本发明设计时首先是满足直流电场提高采收率技术的用电要求，选取目标电压为直流电场提高油田采收率技术中数值模拟出的效果最佳作用电压150V。变压器副边电压的确定如下
在LM317正常工作的情况下，它的输入、输出端之间的压差最小为3 V，最大为40 V。压差最小的情况下，LM317电源的输出端F的电位为150 V，E点的电位为153 V，当流过R3
的电流是100 mA时，其上的压降为5 V;应再考虑三极管JV2的管压降，不妨按A点电位为
160 V计算，这是保证LM317能正常工作的A点最低电位。设变压器额定输出电压(有效值)
为Un，采用电容滤波电路，滤波后电压Ua 一般可按下式进行估算
实际上，交流电源电压有时是不稳定的，为此，设计时应留有余地。若要求当电源电压降至额定值的80%时LM317仍能正常工作，则应满足Ua - 1.2χ0.8[/λγ >160 F，即
Un>166F
在此取Ujv =ITOP7即可。变压器副边电压确定了，电源变压器的变比也就确定了。二、本发明第一级限压电路的工作原理
第一级限压电路由N1、N2、Z1、巧、^和Ji3组成。R1和Z1组成了 N1的基极稳压电
路，使稳定在6. 2 V左右，正常工作时，N1和JV2的基射极间电压约为O. 6-0. 7 V，这就限制了口!^和口,的大小，从而起到了限制LM317输入端和输出端间电压差的作用。若Udf>5.7F，则Uw = Usf-Udf<0.5V ,即小于死区电压，这时N1和N2都将截止,所以，不可能大于5. 7 V ;而若5.1F <[/, <5IV ,则0.5F <Um <1.1厂 ，这时U1导通，Use以0.6V ,均中将流过很小的电流，其最大值约为O. 5 mA, Ucd <0.5F，N2截止；只有当Udf < S.W时，N2才开始导通；正常工作时，N1和JV2的基射极间电压约为O. 6-0. 7 V, Udf约为4. 8-5. O V, N2工作在线性调整区。
这部分电路实际上也构成了串联稳压电路，具有稳压作用。如当减小时，Umj就会增大，从而使和』^的基极和发射极电流增加，JV2的集射极间电压减小，反过来使[7UF增大;当UDF增大时，就会减小，1%和叫的基极和发射极电流也会减小，JV2的集射极间电压增大，这又使减小。这就起到稳定[7证的作用，从而也稳定了Usf。正常工作情况下，NPN硅管的基射极间电压在O. 6-0. 7 V之间，Udf稳定在4. 8-5. OV之间的某一个值附近。这部分电路还具有限流作用。LM317的调整管导通的一个前提条件是其集射极间须加有正向电压，即
Uef >0
N1和N2正常工作时，Usc和Ucd为O. 6-0. 7 V左右,故UBD>l.2V
由于Z1的稳压作用，有
权利要求
1.一种直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路，其特征在于这种直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路具体构成为，变压器与保险丝串联，保险丝连接桥式整流电路，桥式整流电路两端并联第一电容玛，第一电容馬的一端连接第一级限压电路，第一电容乓另一端接地；第一级限压电路连接稳压器LM317的输入端，稳压器仏的输出端连接第二级稳压电路，第一级限压电路和第二级稳压电路之间连接具有反向保护功能的二级管1 ,第二级稳压电路的输出端连接第三电容毛，第三电容芯3的另一端接地；第一级限压电路的第二级限压三极管的基极端与第二级稳压电路的输出端之间连接稳压二级管Z1。
2.根据权利要求I所述的直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路，其特征在于所述的第一级限压电路包括第一级限压三级管Ar1和第二级限压三极管八「2 ,第一级限压三级管的基极连接第二级限压三级管JV2的发射极，第一级限压三级管JV1的发射极与第二级限压三级管况2的发射极之间并联第二电阻Ii2 ,然后再串联第三电阻JS3 ;第一级限压三级管的集电极与第二级限压三级管的集电极均连接至第一电阻苎，第一电阻巧的另一端连接第二级限压三级管iV2的基极上。
3.根据权利要求I或2所述的直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路，其特征在于所述的第二级稳压电路的构成为，所述的稳压器U1的输出端与调节端间一方面连接第一晶体二级管D1,另一方面与第二电容E2连接，第二电容E2另一端接地；第四电阻R4与第一晶体二级管D1并联后串联一个可调电阻E5 ,可调电阻R5的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路，其特征在于所述的变压器、保险丝以及工频220V交流电源构成变压环节。
5.根据权利要求4所述的直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路，其特征在于所述的桥式整流电路两端并联第一电容E1构成整流环节。
6.根据权利要求5所述的直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路，其特征在于所述的具有反向保护功能的二级管乌和第三电容A构成电压反向保护电路。
7.根据权利要求5所述的直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路，其特征在于所述的稳压器U1为LM317集成稳压器。
全文摘要
本发明涉及的是直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路，这种直流电场提高油田采收率法中150V稳压直流电源电路的变压器与保险丝串联，保险丝连接桥式整流电路，桥式整流电路两端并联第一电容，第一电容的一端连接第一级限压电路，第一电容另一端接地；第一级限压电路连接稳压器的输入端，稳压器的输出端连接第二稳压电路，第一级限压电路和第二级稳压电路之间连接具有反向保护功能的二级管，第二级稳压电路的输出端连接第三电容，第三电容的另一端接地；第一级限压电路的第二级限压三极管的基极端与第二稳压电路的输出端之间连接稳压二级管。具有较高的稳压精度，实现所需工作状态。
文档编号H02M1/14GK102904462SQ20121044144
公开日2013年1月30日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者徐建军, 闫丽梅, 闫智峰, 许爱华, 李宏玉, 高金兰 申请人:东北石油大学