井下供電設(shè)備非接觸功率變換技術(shù)研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)鉆頭處的導(dǎo)向電機由井下泥漿發(fā)電機提供電能，傳輸過程要求能量從旋轉(zhuǎn)的內(nèi)軸傳遞到非旋轉(zhuǎn)的外套上。本文設(shè)計了一套滿足寬范圍輸入條件的完整的非接觸感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)（ICPT），通過對耦合器和各部分功率變換器的合理設(shè)計使其滿足電能穩(wěn)定可靠傳輸?shù)囊蟆?br>　　文章分析了可行的系統(tǒng)構(gòu)成方案，選定了負載側(cè)帶穩(wěn)壓模塊的非接觸感應(yīng)電能傳輸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由高頻逆變、分離式變壓器、高頻整流和穩(wěn)壓四個部分組成。
　　文章分析了可分離變壓器

2、的磁路圖、等效電路模型和原副邊補償電路，設(shè)計了適用于井下非接觸能量傳輸?shù)姆蛛x式變壓器機械圖，選用全橋串聯(lián)諧振變換器為高頻逆變功率傳輸結(jié)構(gòu)，并對其工作特性和等效模型進行分析和計算，求出逆變結(jié)構(gòu)最佳的傳輸條件和最優(yōu)的傳輸頻率值。對比分析了UC1842控制的全橋控制電路和CD4046控制的頻率跟蹤控制電路，通過理論分析和實驗波形證明CD4046控制的基于鎖相環(huán)原理的頻率跟蹤控制電路更適合井下使用。負載側(cè)直流穩(wěn)壓電路采用LM5034控制的雙路交

3、互式有源鉗位正激結(jié)構(gòu)。原副邊輔助電源采用UC1842控制的反激結(jié)構(gòu)。
　　為提高傳輸效率，本文探索性研究了井下非接觸閉環(huán)功率傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件包括帶串聯(lián)諧振電容的移相全橋結(jié)構(gòu)主電路，UC3875組成的控制電路以及將反饋引回原邊的非接觸感應(yīng)信號傳輸電路，使用SABER軟件對移相全橋結(jié)構(gòu)做了電路仿真實驗。
　　非接觸感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)原理樣機的實驗證明：非接觸感應(yīng)能量傳輸系統(tǒng)整體傳輸效率達75％，獨立的高頻逆變和直流穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)傳輸