電阻R4分壓后，經電容C2得到其交流成分并輸入差分運算放大器Ul的反向輸入端，經差分放大后輸出至低通濾波電路512，R5為差分運算放大器Ul的反饋電阻，由差分運算放大器Ul的輸出端連接至反向輸入端，低通濾波電路512采用2個Shllen-Key低通濾波器串聯結構，S卩k = 2，其包括:電阻R6-R9、電容C3-C6、運算放大器U2、U3 ;其中，運算放大器U2、電阻R6、電阻R7、電容C3和電容C4組成第一 Sal I en-Key低通濾波器，運算放大器U3、電阻R8、電阻R9、電容C5和電容C6組成第二 Sallen-Key低通濾波器，對信號提取電路511輸出電壓低通濾波后，輸出至閾值比較電路513;閾值比較電路513采用差分運算放大器結構，其包括:電阻RlO-Rll、電容C7和差分運算放大器U4;其中:直流參考電壓VDDl經電阻RlO輸入差分運算放大器U4的同向輸入端，直流偏置電壓VDD2經電阻Rl I輸入差分運算放大器U4的反向輸入端，閾值電壓Vt由VDDI和VDD2的值決定，低通濾波電路512的輸出電壓經電容C7后輸入差分運算放大器U4的反向輸入端，記為Vn，R12為反饋電阻，由差分運算放大器U4的輸出端連接至同向輸入端，當電壓Vn>Vt時，差分運算放大器U4輸出高電平，當電壓Vn<Vt時，差分運算放大器U4輸出低電平；電阻消振電路514由功率器件Q1、消振電阻RO和電阻R13組成，其中:功率器件Ql的柵極與差分運算放大器U4的輸出端連接、漏極通過消振電阻RO與三相整流濾波電路21的輸出端連接、源極通過電阻R13與接地端連接，當閾值電路513輸出高電平時，電阻消振電路514的功率器件Ql導通，三相整流濾波電路21輸出的粗直流電壓Vin經消振電路RO、功率器件QI和電阻Rl 3流入接地端，當閾值電路513輸出低電平時，電阻消振電路514的功率器件Ql關斷，消振電路RO不工作。
[0026]如圖3所示，圖3(a)至圖3(h)為示波器測量得到的消振電路引腳波形圖，其中通道I為信號發生器模擬的粗直流電壓Vin波形，通道2為相應引腳電壓波形，用于分析消振電路各部分工作情況。圖3(a)中，通道2為差分運算放大器Ul的同向輸入端電壓波形，圖3(b)中，通道2為差分運算放大器Ul的反向輸入端電壓波形，圖3(c)中，通道2為差分運算放大器Ul的輸出端電壓波形，圖3(d)中，通道2為運算放大器U2的輸出端電壓波形，圖3(e)中，通道2為運算放大器U3的輸出端電壓波形，圖3(f)中，通道2為差分運算放大器U4的反向輸入端電壓波形，圖3(g)中，通道2為差分運算放大器U4的輸出端電壓波形，圖3(h)為高電平時功率器件Ql柵極與接地端之間的電壓波形。
[0027]如圖4所示，圖4(a)至圖4(f)為示波器測量得到的消振電路實際工作情況，其中，通道I為消振電路51的電阻消振電路514中功率器件Ql的柵極與接地端之間的電壓信號波形圖，通道2為泥漿渦輪發電機11產生的低頻交流電能經三相整流濾波電路21進行全波整流和電容濾波后輸出的粗直流電壓Vin波形，圖4(a)為接1.5A恒流負載時，系統初始上電時粗直流電壓Vin波動弓I起消振電路工作的情況，圖(b)為負載從1.5A降至0.2A時，負載電流變化引起粗直流電壓乂^波動引起的消振電路工作的情況，圖4 (c)為負載電流0.2A時，系統斷電時粗直流電壓Vin波動引起的消振電路工作的情況，圖4 (d)為粗直流電壓Vin存在自激振蕩時引起的消振電路工作的情況，圖4(e)中3通道為負載為脈沖信號發生器時的驅動電壓，當驅動脈沖信號發生器工作時，負載變化引起粗直流電壓Vin波動達到消振電路的工作條件，消振電路開始工作，消除振蕩，圖4(f)為系統接0.2A恒流負載正常工作時，消振電路停止工作。
[0028]工作時，泥漿渦輪發電機11的轉速范圍為2500rpm至5500rpm，經三相整流濾波電路21后輸出的粗直流電壓Vin范圍為60 V-160 V，消振電路51從粗直流電壓Vin處采樣，當負載變化引起泥漿渦輪發電機11振蕩或失步而導致粗直流電壓Vin波動時，消振電路51工作，由其上的消振電阻RO吸收波動電壓，當泥漿渦輪發電機11穩定工作時，消振電路51停止工作，保證系統其它部分的正常供電和驅動能力。
[0029]以上僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
[0030]本發明提供的穩壓電源消振電路為一種用于智能鉆井工具的穩壓電源消振電路，用于消除負載變化引起的泥漿渦輪發電機振蕩和失步，保證穩壓電源的安全、穩定輸出，可避免因電壓波動而影響智能鉆井工具電子控制單元的正常工作。
【主權項】
1.一種穩壓電源消振電路，其特征在于:所述的穩壓電源消振電路包括:三相整流濾波電路(21)、n個穩壓電源(31)和消振電路(51)，其中:三相整流濾波電路(21)的輸入端與泥漿渦輪發電機(11)連接、三相整流濾波電路(21)的輸出端同時與η個穩壓電源(31)的輸入端連接，η個穩壓電源(31)的輸出端分別與η個負載(41)相連接，消振電路(51)與三相整流濾波電路(21)的輸出端相連接。2.根據權利要求1所述的穩壓電源消振電路，其特征在于:所述的消振電路(51)包括信號提取電路(511)、低通濾波電路(512)、閾值比較電路(513)和電阻消振電路(514);所述的信號提取電路(511)包括:電阻R1-R5、電容Cl和差分運算放大器Ul;三相整流濾波電路(21)輸出的粗直流電壓Vin，第一路經電阻Rl和電阻R2分壓后輸入差分運算放大器Ul的同向輸入端，電容Cl用于濾除粗直流電壓Vin中的高頻成分，第二路由電阻R3和電阻R4分壓后，經電容C2得到其交流成分并輸入差分運算放大器Ul的反向輸入端，經差分放大后輸出至低通濾波電路(512)，R5為差分運算放大器Ul的反饋電阻，由差分運算放大器Ul的輸出端連接至反向輸入端，低通濾波電路(512)采用2個ShlIen-Key低通濾波器串聯結構，S卩k = 2，其包括:電阻R6-R9、電容C3-C6、運算放大器U2、U3;其中，運算放大器U2、電阻R6、電阻R7、電容C3和電容C4組成第一 Sal I en-Key低通濾波器，運算放大器U3、電阻R8、電阻R9、電容C5和電容C6組成第二 Sallen-Key低通濾波器，對信號提取電路(511)輸出電壓低通濾波后，輸出至閾值比較電路(513);閾值比較電路(513)采用差分運算放大器結構，其包括:電阻RlO-Rl 1、電容C7和差分運算放大器U4;其中:直流參考電壓VDDl經電阻RlO輸入差分運算放大器U4的同向輸入端，直流偏置電壓VDD2經電阻Rll輸入差分運算放大器U4的反向輸入端，閾值電壓Vt由VDDl和VDD2的值決定，低通濾波電路(512)的輸出電壓經電容C7后輸入差分運算放大器U4的反向輸入端，記為Vn，R12為反饋電阻，由差分運算放大器U4的輸出端連接至同向輸入端，當電壓Vn > Vt時，差分運算放大器U4輸出高電平，當電壓Vn〈VT時，差分運算放大器U4輸出低電平；電阻消振電路(514)由功率器件Ql、消振電阻RO和電阻R13組成，其中:功率器件Ql的柵極與差分運算放大器U4的輸出端連接、漏極通過消振電阻RO與三相整流濾波電路(21)的輸出端連接、源極通過電阻Rl 3與接地端連接，當閾值電路(513)輸出高電平時，電阻消振電路(514)的功率器件Ql導通，三相整流濾波電路(21)輸出的粗直流電壓Vin經消振電路RO、功率器件QI和電阻Rl 3流入接地端，當閾值電路(513)輸出低電平時，電阻消振電路(514)的功率器件Ql關斷，消振電路RO不工作。
【專利摘要】一種穩壓電源消振電路。其包括三相整流濾波電路、n個穩壓電源和消振電路，其中：三相整流濾波電路的輸入端與泥漿渦輪發電機連接、三相整流濾波電路的輸出端同時與n個穩壓電源的輸入端連接，n個穩壓電源的輸出端分別與n個負載相連接，消振電路與三相整流濾波電路的輸出端相連接。本發明提供的穩壓電源消振電路的有益效果在于，通過在三相整流濾波電路的輸出端增設消振電路，可有效消除由于負載變化引起的泥漿渦輪發電機振蕩和失步造成的穩壓電源輸出電壓波動，可保證用電負載的安全、穩定運行，有效提升智能鉆井工具的整體工作性能。
【IPC分類】H02M1/15, H02P9/00
【公開號】CN105450003
【申請號】CN201610019738
【發明人】李紹輝, 魏春明, 韓曉文, 白大鵬, 金平, 魏慶振, 郭佳, 張鑫
【申請人】中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2016年1月13日...