一种自适应调整涡轮发电机整流控制系统及方法与流程

本发明属于测井，具体涉及一种自适应调整涡轮发电机整流控制系统及方法。

背景技术：

1、随钻测井/旋转导向钻井技术中通常采用涡轮发电机作为井下动力供电来源。涡轮发电机通过泥浆带动涡轮组切割磁感线产生交流电，进而通过整流技术将交流电转变为直流电，以此直流电作为井下系统供电来源，根据不同模块需求设计不同的直流-直流转换模块以满足各模块的系统供电需求。

2、由于现有采用的整流技术为被动整流桥，其输出电压随转速升高而升高，通常采用的直流-直流转换模块不足以涵盖涡轮发电机工作范围内的交流-直流转换电压。因此，需要设计多种不同角度组合的涡轮组，在实际作业中需要根据作业现场泥浆泵的排量估算涡轮发电机转速范围，进而调整相应的涡轮组合以使整流后的直流电压工作在可用区间内。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供种自适应调整涡轮发电机整流控制方法，以解决现有技术中的整流技术范围有限，不能涵盖涡轮发电机工作范围内的交流-直流转换电压的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种自适应调整涡轮发电机整流控制系统，包括：整流模块、测量模块和控制模块；整流模块、测量模块和控制模块顺次相连；

4、所述整流模块用于将三相交流电转换为直流电；

5、所述测量模块用于测量系统的整流参数并根据测量结果驱动控制模块实现闭环控制；

6、所述控制模块用于根据测量结果实现输出直流电压的闭环控制。

7、优选地，所述整流模块为三相桥式整流电路，且三相桥式整流电路的输出连接测量模块。

8、优选地，所述测量模块包括ad转换电路和mcu；ad转换电路和mcu顺次相连，且ad转换电路连接整流模块，mcu连接控制模块。

9、优选地，所述控制模块包括比例-积分控制器和pwm发生器；比例-积分控制器和pwm发生器顺次相接，且比例-积分控制器连接测量模块，pwm发生器连接整流模块；

10、所述比例-积分控制器用于计算当前测量值与参考值之间的关系并驱动pwm发生器；

11、所述pwm发生器用于根据比例-积分控制器的计算结果生成相应占空比的控制信号，控制整流模块内晶体管的开关时间及顺序。

12、优选地，当pwm发生器产生的控制信号未启动时，整流模块为被动整流。

13、优选地，当pwm发生器产生的控制信号启动时，整流模块为主动整流。

14、本发明还公开了一种自适应调整涡轮发电机整流控制方法，包括：

15、s1：将预设电压参考值写入控制器；

16、s2：发电机启动，进入被动整流模式，整流模块将三相电转换为直流电；

17、s3：测量模块启动，进入主动整流模式；

18、s4：监测测量值与参考值的响应关系，启动控制模块；

19、s5：根据测量值与参考值的响应关系，调节控制模块实现输出电压的动态调整。

20、优选地，所述s3中，测量模块启动后，若测量参数满足测量参数大于预设参数的要求，则进入主动整流模式，执行s4，若不满足则执行s2。

21、优选地，所述控制模块包括比例-积分控制器和pwm发生器；s5中：

22、当比例-积分计算测量值大于参考值时，降低pwm占空比，实现整流后直流电压的降低；

23、当比例-积分计算测量值小于参考值时，提高pwm占空比，实现整流后直流电压的增高

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

25、本发明公开了一种自适应调整涡轮发电机整流控制系统，包括整流模块、测量模块和控制模块，整流模块将三相交流电转换为直流电，测量模块测量系统的整流参数并根据测量结果驱动控制模块实现闭环控制，控制模块用于根据测量结果实现输出直流电压的闭环控制，三个模块相互配合，达到电压可调且稳定的目的，其先采用改变脉冲波宽度技术来达到调电压的目的，然后再整流变直流，具有无内功耗损失且适合自动调节输出电压的优点。

26、本发明还公开了一种自适应调整涡轮发电机整流控制方法，区别于现有被动整流技术，采样基于pwm调制的主动整流技术，先采用改变脉冲波宽度技术来达到调电压的目的，然后再整流变直流，具有无内功耗损失且适合自动调节输出电压的优点，有利于提高随钻测井/旋转导向钻井技术中涡轮发电机的作业排量适用性，实现无功耗损失，直流电压输出自动且可调。

技术特征：

1.一种自适应调整涡轮发电机整流控制系统，其特征在于，包括：整流模块、测量模块和控制模块；整流模块、测量模块和控制模块顺次相连；

2.根据权利要求1所述的一种自适应调整涡轮发电机整流控制系统，其特征在于，所述整流模块为三相桥式整流电路，且三相桥式整流电路的输出连接测量模块。

3.根据权利要求1所述的一种自适应调整涡轮发电机整流控制系统，其特征在于，所述测量模块包括ad转换电路和mcu；ad转换电路和mcu顺次相连，且ad转换电路连接整流模块，mcu连接控制模块。

4.根据权利要求1所述的一种自适应调整涡轮发电机整流控制系统，其特征在于，所述控制模块包括比例-积分控制器和pwm发生器；比例-积分控制器和pwm发生器顺次相接，且比例-积分控制器连接测量模块，pwm发生器连接整流模块；

5.根据权利要求4所述的一种自适应调整涡轮发电机整流控制系统，其特征在于，当pwm发生器产生的控制信号未启动时，整流模块为被动整流。

6.根据权利要求4所述的一种自适应调整涡轮发电机整流控制系统，其特征在于，当pwm发生器产生的控制信号启动时，整流模块为主动整流。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种自适应调整涡轮发电机整流控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的一种自适应调整涡轮发电机整流控制方法，其特征在于，所述s3中，测量模块启动后，若测量参数满足测量参数大于预设参数的要求，则进入主动整流模式，执行s4，若不满足则执行s2。

9.根据权利要求7所述的一种自适应调整涡轮发电机整流控制方法，其特征在于，所述控制模块包括比例-积分控制器和pwm发生器；s5中：

技术总结
本发明公开了一种自适应调整涡轮发电机整流控制系统及方法，属于测井技术领域，包括整流模块、测量模块和控制模块，整流模块将三相交流电转换为直流电，测量模块测量系统的整流参数并根据测量结果驱动控制模块实现闭环控制，控制模块用于根据测量结果实现输出直流电压的闭环控制，三个模块相互配合，达到电压可调且稳定的目的，其先采用改变脉冲波宽度技术来达到调电压的目的，然后再整流变直流，具有无内功耗损失且适合自动调节输出电压的优点。有利于提高随钻测井/旋转导向钻井技术中涡轮发电机的作业排量适用性，实现无功耗损失，直流电压输出自动且可调。

技术研发人员：梁耀,吴显,马丽,柏爱川,陈仕学,宋森,张铎,骆庆峰,孙衍,郭怡潇,赵楠,潘静,张军锋
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11