一種基于并聯均流技術的開關電源電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種用于智能鉆井工具的井下電源電路，特別是設及一種基于并 聯均流技術的反激式開關電源電路，屬于石油天然氣鉆井領域。
【背景技術】
[0002] 電源是電子設備的屯、臟，其質量好壞直接影響著電子設備的可靠性能，而且設備 故障的60%都與電源有著直接的關系。現在電子產品使用的電源大致分為線性穩壓電源 和開關穩壓電源，線性穩壓電源的功率器件工作在放大區，缺點是變換效率低，一般只有 30% -60%，開關穩壓電源的功率器件工作在開關狀態，變換效率可達70% -95%。
[0003] 根據負載對供電可靠性要求不同，開關穩壓電源有=種運行工作模式：集中式單 機運行模式，此種方式只有一個電源給負載供電；并聯運行模式，此種方式利用多臺電源并 聯給負載供電，每個電源平均承載負載功率；并聯冗余運行模式，采用多臺穩壓模塊并聯給 負載供電，另有n臺并聯電源作為后備電源，當前工作模塊出現故障時，后備模塊即可投入 運行。集中式單機運行模式結構簡單，成本低，但可靠性差；并聯運行模式和并聯冗余運行 模式可靠性較高，但成本也較高。并聯運行是電源技術的發展方向之一，也是實現組合大功 率電源系統的關鍵。
[0004] 采用泥漿滿輪發電機進行供電的智能鉆井工具，具有鉆井液流量波動大、泥漿滿 輪發電機產生的交流電壓波動范圍寬W及用電負載功率較大等特點，采用反激式開關電源 技術可獲得穩定的直流電能輸出，但單塊穩壓電源僅能獲得50W左右的電能輸出，無法滿 足大功率用電負載的需求，因此基于并聯均流技術，根據智能鉆井工具電子控制單元需求， 將多塊反激式開關穩壓電源并聯起來，獲得較大的輸出功率，增強智能鉆井工具攜帶負載 的能力，提高工具井下工作時的穩定性和安全性，具有重要的理論意義和應用價值。

【發明內容】

[0005] 為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種基于并聯均流技術的開關電 源電路。
[0006] 為了達到上述目的，本實用新型提供的基于并聯均流技術的開關電源電路包括： =相整流濾波電路和多個并聯的穩壓電源；其中=相整流濾波電路包括=相全橋整流電路 和電容濾波電路，與泥漿滿輪發電機相連接，用于將泥漿滿輪發電機產生的=相低頻交流 電能轉換成粗直流電能，輸出至各并聯穩壓電源；穩壓電源的輸出與電子控制單元連接； 穩壓電源包括反激式變壓器、高頻整流濾波電路、采樣反饋電路、PWM控制電路和均流電路， 其中：反激式變壓器的輸入端為并聯的穩壓電源的輸入端，與=相整流濾波電路連接，反激 式變壓器的輸出端與高頻整流濾波電路的輸入端連接，高頻整流濾波電路的輸出端為穩壓 電源的輸出端，與電子控制單元連接，采樣反饋電路的輸入端與反激式變壓器和高頻整流 濾波電路連接，采樣反饋電路的輸出端與PWM控制電路連接，均流電路的采樣輸入端與高 頻整流電路的輸出回路連接，均流電路具有均流信號端，各并聯的穩壓電源中均流電路的 均流信號端均通過均流母線LS相互連接，均流電路的輸出端與采樣反饋電路連接，PWM控 制電路的輸出端與反激式變壓器連接。
[0007] 所述的均流電路包括：第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、 第二電容C2、第=電容C3和均流忍片Ul;其中：第八電阻R8的一端與高頻整流濾波電路的 輸出端連接，另一端與電子控制單元310連接；第九電阻R9的一端與高頻整流濾波電路的 輸出端連接，另一端與均流忍片Ul的第二引腳連接；第十電阻RlO的一端與電子控制單元 連接，另一端與均流忍片Ul的第一引腳連接；第十一電阻Rll的一端與均流忍片Ul的第五 引腳連接，另一端與采樣反饋電路13連接；第二電容C2的一端與均流忍片Ul的第一引腳 連接，另一端與均流忍片Ul的第八引腳連接；第=電容C3的一端與均流忍片Ul的第四引 腳連接，另一端與均流忍片Ul的第六引腳連接；均流忍片Ul的第=引腳為電源端，與巧V 電源連接，第四引腳為地線端，第屯引腳為均流信號輸入端，與均流母線LS連接。
[0008] 所述的均流忍片Ul采用UC29002D忍片。
[0009] 所述的=相整流濾波電路包括由整流二極管D1-D6組成的=相全橋整流電路 2101和第一至第四電解電容E1-E4組成的濾波電路；=相全橋整流電路的輸入端與泥漿滿 輪發電機的=相低頻交流電能輸出端U、V、W連接，=相全橋整流電路的輸出端與濾波電路 連接，在濾波電路中，第一電解電容El與第二電解電容E2串聯連接后，與第S電解電容E3 和第四電解電容E4串聯連接后再相互并聯連接，用于濾除S相全橋整流電路輸出直流電 能中的紋波成分，濾波電路的輸出電壓記為Vi。，其輸出端與各并聯的穩壓電源連接。
[0010] 所述的反激式變壓器包括原邊繞組、副邊繞組、功率器件Ql及外圍電路；S相整 流濾波電路輸出的粗直流電能Vf。。輸入反激式變壓器的原邊繞組，在功率器件Ql導通的時 間內，反激式變壓器將粗直流電能Vi。轉換成高頻交流電能，存儲在原邊繞組中，在功率器 件Ql關斷的時間內，存儲在原邊繞組中的高頻交流電能傳遞到副邊繞組中，電容Cl和二 極管D7組成峰值保持電路，電阻Rl為電容Cl提供放電回路，反激式變壓器的副邊繞組為 反激式變壓器的輸出端。
[0011] 所述的高頻整流濾波電路包括半波整流電路和電容濾波電路；半波整流電路的輸 入端為高頻整流濾波電路的輸入端，與反激式變壓器的輸出端連接，半波整流電路由二極 管D8組成，用于在功率器件Ql關斷的時間內對反激式變壓器輸出的高頻交流電壓進行半 波整流，電容濾波電路由電容E5組成，用于濾除半波整流電路輸出電壓中的紋波成分；高 頻整流濾波電路的輸出端與電子控制單元連接，二極管D9用于限制反向電壓。
[0012] 所述的采樣反饋電路包括電流采樣反饋電路和電壓采樣反饋電路，電流采樣反饋 電路由第四電阻R4采樣功率器件Ql的源級電流，經第五電阻R5后與PWM控制電路中誤差 放大器的輸出信號進行比較，電壓采樣反饋電路從高頻整流濾波電路的電容濾波電路輸出 端采樣，經第六電阻R6和第屯電阻R7分壓后與PWM控制電路中的參考電壓進行比較，與電 流采樣反饋電路組成雙環控制系統，用于調節PWM控制電路輸出脈沖信號在一個周期內的 占空比值。
[0013] 本實用新型提供的基于并聯均流技術的開關電源電路的效果：可應用于采用電子 控制單元的智能鉆井工具的供電系統中，根據負載需求，提供穩定的直流電能，解決了單塊 開關電源電路輸出功率較低，難W滿足大功率負載需求的不足，W及多塊開關電源電路并 聯運行負載不均衡的問題，增強智能鉆井工具攜帶負載的能力，提高工具井下工作時的穩 定性、安全性和使用壽命。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型提供的基于并聯均流技術的開關電源電路構成框圖。
[0015] 圖2為本實用新型提供的基于并聯均流技術的開關電源電路中并聯均流電路 圖。
[0016] 圖3為本實用新型提供的基于并聯均流技術的開關電源電路中=相整流濾波電 路原理圖。
[0017] 圖4為本實用新型提供的基于并聯均流技術的開關電源電路中穩壓電源一實施 例電路原理圖。
[0018] 圖5為本實用新型基于并聯均流技術的開關電源電路一實施例的均流效果測試 曲線圖。其中圖5(a)為各并聯的穩壓電源的輸出電流隨著負載電流的增大的變化曲線；圖 5(b)為各并聯的穩壓電源的輸出電流在不同負載電流下的均流曲線；圖5(c)為各并聯的 穩壓電源的輸出電流在不同負載電流下的均流誤差曲線。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型提供的基于并聯均流技術的開關電源 電路進行詳細說明。
[0020] 本實用新型提供的基于并聯均流技術的開關電源電路基于脈寬調制開關電源理 論，將泥漿滿輪發電機產生的=相交流電能轉換成穩定的直流電能輸出，根據負載需求，采 用并聯運行模式，將多個穩壓電源并聯起來給負載供電，利用均流技術實現每個電源平均 承載負載功率，用于智能鉆井工具電子控制單元供電。
[0021] 如圖1所示，本實用新型提供的基于并聯均流技術的開關電源電路包括：
[0022] S相整流濾波電路210和多個并聯的穩壓電源1