專利名稱：一種整流穩(wěn)壓控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種將石油鉆井過程中泥漿渦輪發(fā)電機輸出的交流電整流穩(wěn)壓成固定輸出的直流電的電路。
背景技術(shù)：
目前，利用鉆井過程中泥漿流動帶動渦輪發(fā)電機轉(zhuǎn)動，發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能，進而輸出交流電，從而控制泥漿的流速實現(xiàn)間接控制發(fā)電機的最大輸出功率。由于發(fā)電機的輸出特性易受到泥漿流速的影響，存在輸出電壓峰峰值、頻率范圍波動較大的現(xiàn)象，輸出電能無法直接供終端使用，需要通過整流穩(wěn)壓裝置轉(zhuǎn)化為固定幅值的直 流輸出，進而方便終端負(fù)載設(shè)備的調(diào)試及使用。但現(xiàn)有整流穩(wěn)壓裝置體積大、工作溫度范圍窄且散熱量較大。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服傳統(tǒng)大功率整流穩(wěn)壓裝置體積過大、工作溫度范圍窄及散熱量較大等不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、尺寸適中、可靠性高且適應(yīng)高溫環(huán)境下作業(yè)的整流穩(wěn)壓控制電路。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種整流穩(wěn)壓控制電路，包括MPU處理單元、可控硅整流單元、脈沖觸發(fā)控制單元、脈沖觸發(fā)單元、溫度反饋單元和電壓電流變量反饋單元；MPU處理單元、脈沖觸發(fā)控制單元、脈沖觸發(fā)單元及可控硅整流單元依次連接，溫度反饋單元和電壓電流變量反饋單元分別與MPU處理單元連接；所述MPU處理單元根據(jù)溫度反饋單元所測量的溫度值、電壓電流變量反饋單元所測量的電壓值和電流值，輸出調(diào)整脈沖觸發(fā)頻率的控制信號和控制脈沖觸發(fā)控制單元的通斷的控制信號。上述整流穩(wěn)壓控制電路，還包括電源隔離單元，所述電源隔離單元分別與MPU處理單元、脈沖觸發(fā)控制單元連接。所述電源隔離單元包括依次連接的變壓器、橋式整流器、三端穩(wěn)壓器以及電源隔離模塊。所述脈沖觸發(fā)控制單元包括依次連接的脈沖觸發(fā)控制模塊、振蕩電路、信號線性隔離放大模塊以及差分放大電路。所述差分放大電路包括運算放大器U2和設(shè)置在運算放大器U2比較端的基準(zhǔn)電壓模塊。所述基準(zhǔn)電壓模塊包括提供基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)壓二極管Z1，以及用于降低溫度變化對基準(zhǔn)電壓的影響的溫度補償二極管V2和溫度補償二極管V3，所述溫度補償二極管V2和溫度補償二極管V3串聯(lián)后與穩(wěn)壓二極管Zl并聯(lián)。所述信號線性隔離放大模塊包括光耦合器IC3和連接在光耦合器IC3輸出端的運算放大器Ul，光耦合器IC3的輸入端與振蕩電路連接。所述脈沖觸發(fā)控制模塊包括光耦合器IC4、鉗位二極管Vl及運算放大器U3，鉗位二極管Vl連接在運算放大器U3的比較端與光耦合器IC4的輸入端之間。本實用新型的有益效果是，電路結(jié)構(gòu)簡單，器件數(shù)量較少，元器件具備高溫作業(yè)環(huán)境要求，體積緊湊，整體散熱量較小，適合安裝在井下設(shè)備細長、封閉的內(nèi)部空間。實現(xiàn)對高溫環(huán)境下寬電壓、寬頻率信號進行調(diào)節(jié)、限制及保護。

圖I是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是電源隔離單元的原理圖；圖3是脈沖觸發(fā)控制單元的原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例本實用新型整流穩(wěn)壓控制電路，如圖I所示，包括MPU(微處理器)處理單元、電源隔離單元、可控硅整流單元、脈沖觸發(fā)控制單元、脈沖觸發(fā)單元、溫度反饋單元和電壓電流變量反饋單元。MPU處理單元、脈沖觸發(fā)控制單元、脈沖觸發(fā)單元及可控硅整流單元依次連接，溫度反饋單元和電壓電流變量反饋單元分別與MPU處理單元連接，電源隔離單元分別與MPU處理單元、脈沖觸發(fā)控制單元連接。交流輸入信號分兩路，一路經(jīng)電源隔離單元處理后，向脈沖觸發(fā)控制單元及MPU處理單元提供穩(wěn)定的供電電源；另一路給脈沖觸發(fā)單元及可控硅整流單元供電?？煽毓璧膶?dǎo)通由晶閘管觸發(fā)單元觸發(fā)實現(xiàn)，可控硅觸發(fā)導(dǎo)通頻率由脈沖觸發(fā)控制單元根據(jù)電壓/電流變量反饋單元的反饋變量控制器狀態(tài)做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，從而達到調(diào)整后輸出穩(wěn)壓直流電的目的。脈沖觸發(fā)控制單元控制脈沖觸發(fā)單元向可控硅整流單元輸出觸發(fā)脈沖，觸發(fā)脈沖的特性影響著可控硅整流單元的輸出特性，實現(xiàn)對主要電路的硬件調(diào)整；可控硅整流單元在脈沖觸發(fā)單元的控制下，將交流輸入整流成電壓穩(wěn)定的直流輸出。MPU處理單元根據(jù)溫度反饋單元所測量的溫度值、電壓電流變量反饋單元所測量的電壓值和電流值，對脈沖觸發(fā)控制單元作出相應(yīng)地調(diào)整。MPU處理單元輸出兩路控制信號，一路經(jīng)線性光耦耦合至脈沖觸發(fā)控制單元中，調(diào)整脈沖觸發(fā)頻率，實現(xiàn)調(diào)節(jié)主電路可控硅整流單元的輸出電壓目的；另一路控制信號為提供電路保護的開關(guān)量，該開關(guān)量根據(jù)電路的溫度、電流和電壓等情況，其狀態(tài)通過物理隔離的方式控制著脈沖觸發(fā)控制單元的通斷，實現(xiàn)超溫保護、過流保護、過壓保護及欠壓保護等功能。溫度反饋單元在本實施例中采用智能溫度傳感器，對電路溫度測量值單線總線輸出至MPU處理單元。如圖2所示，電源隔離單元包括依次連接的變壓器、橋式整流器、三端穩(wěn)壓器以及電源隔離模塊。在電源隔離單元中，交流輸入經(jīng)變壓器(Tl)降壓、橋式整流、三端穩(wěn)壓器(ICl)穩(wěn)壓及電源隔離模塊(IC2)隔離后，得到穩(wěn)定的數(shù)字電路供電電源。該電源具備寬電壓輸入、隔離穩(wěn)壓輸出特點，增強系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性、安全性，提高數(shù)字電路的抗干擾性，適合為控制電路部分供電。[0023]如圖3所示，脈沖觸發(fā)控制單元包括依次連接的脈沖觸發(fā)控制模塊、振蕩電路、信號線性隔離放大模塊以及差分放大電路，采用溫度、電流及電壓多重反饋的控制方式。脈沖觸發(fā)控制單元包括如下功能(I)穩(wěn)壓二極管Zl提供基準(zhǔn)電壓，溫度補償二極管V2和溫度補償二極管V3用于降低溫度變化對基準(zhǔn)電壓的影響；所述基準(zhǔn)電壓模塊主要由Zl、V2和V3構(gòu)成；(2)提供直流輸出的采樣信號Ui I，Uil經(jīng)微處理器MPU濾波處理，高精度的基準(zhǔn)電壓模塊、運算放大器U2及外圍電路構(gòu)成差分放大電路，放大后的信號作為控制觸發(fā)脈沖頻率的控制變量，其中基準(zhǔn)電壓模塊設(shè)置在運算放大器U2的比較端；(3)光耦合器IC3和連接在光耦合器IC3輸出端的運算放大器Ul構(gòu)成信號線性隔離放大模塊，將脈沖的控制變量隔離變送至脈沖觸發(fā)單元；(4)以Ql為核心組成的振蕩電路產(chǎn)生頻率可變的脈沖信號，改變流經(jīng)IC3左側(cè)二極管的電流值即可改變脈沖的觸發(fā)頻率；觸發(fā)脈沖Up為觸發(fā)可控硅整流單元的輸入變量，·控制著可控硅的導(dǎo)通狀態(tài)；(5)Ui2為微處理器MPU輸出信號，作為控制脈沖觸發(fā)單元的開關(guān)量，包括溫度、過流、過壓及欠壓等狀態(tài)；V1為鉗位二極管，光耦合器IC4、鉗位二極管VI、運算放大器U3構(gòu)成脈沖觸發(fā)控制模塊，鉗位二極管Vl連接在運算放大器U3的比較端與光耦合器IC4的輸入端之間，該模塊實現(xiàn)開關(guān)變量Ui2對脈沖觸發(fā)電路的控制功能，其中，通斷動作的電信號亦具備物理隔離。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種整流穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，包括MPU處理單元、可控硅整流單元、脈沖觸發(fā)控制單元、脈沖觸發(fā)單元、溫度反饋單元和電壓電流變量反饋單元；MPU處理單元、脈沖觸發(fā)控制單元、脈沖觸發(fā)單元及可控硅整流單元依次連接，溫度反饋單元和電壓電流變量反饋單元分別與MPU處理單元連接；所述MPU處理單元根據(jù)溫度反饋單元所測量的溫度值、電壓電流變量反饋單元所測量的電壓值和電流值，輸出調(diào)整脈沖觸發(fā)頻率的控制信號和控制脈沖觸發(fā)控制單元的通斷的控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的整流穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，還包括電源隔離單元，所述電源隔離單元分別與MPU處理單元、脈沖觸發(fā)控制單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的整流穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述電源隔離單元包括依次連接的變壓器、橋式整流器、三端穩(wěn)壓器以及電源隔離模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的整流穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述脈沖觸發(fā)控制單元包括依次連接的脈沖觸發(fā)控制模塊、振蕩電路、信號線性隔離放大模塊以及差分放大電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的整流穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述差分放大電路包括運算放大器U2和設(shè)置在運算放大器U2比較端的基準(zhǔn)電壓模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的整流穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓模塊包括提供基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)壓二極管Z1，以及用于降低溫度變化對基準(zhǔn)電壓的影響的溫度補償二極管V2和溫度補償二極管V3，所述溫度補償二極管V2和溫度補償二極管V3串聯(lián)后與穩(wěn)壓二極管Zl并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的整流穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述信號線性隔離放大模塊包括光稱合器IC3和連接在光稱合器IC3輸出端的運算放大器Ul,光稱合器IC3的輸入端與振蕩電路連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的整流穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述脈沖觸發(fā)控制模塊包括光耦合器IC4、鉗位二極管Vl及運算放大器U3，鉗位二極管Vl連接在運算放大器U3的比較端與光稱合器IC4的輸入端之間。
專利摘要本實用新型提供一種整流穩(wěn)壓控制電路，其結(jié)構(gòu)簡單、尺寸適中、可靠性高且適應(yīng)高溫環(huán)境下作業(yè)。該電路包括MPU處理單元、可控硅整流單元、脈沖觸發(fā)控制單元、脈沖觸發(fā)單元、溫度反饋單元和電壓電流變量反饋單元；MPU處理單元、脈沖觸發(fā)控制單元、脈沖觸發(fā)單元及可控硅整流單元依次連接，溫度反饋單元和電壓電流變量反饋單元分別與MPU處理單元連接；所述MPU處理單元根據(jù)溫度反饋單元所測量的溫度值、電壓電流變量反饋單元所測量的電壓值和電流值，輸出調(diào)整脈沖觸發(fā)頻率的控制信號和控制脈沖觸發(fā)控制單元的通斷的控制信號。
文檔編號H02M1/08GK202524309SQ201220055340
公開日2012年11月7日 申請日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者朱曉玲, 潘光瑋, 石巖峰, 石峻峰 申請人:中天啟明石油技術(shù)有限公司