一种石油钻井用250w泥浆发电机供电装置

技术领域

本发明涉及供电领域，具体是一种石油钻井用250w泥浆发电机供电装置。

背景技术

石油钻井往往需要电动机来达到钻井目的，在工作过程中,一般都需要提供相关的电压供相关器件工作。而直接通过市电电源来获得电压不能够有效的利用钻井过程中泥浆的动能，优选的方式是利用泥浆发电机供电。它通过井下循环泥浆冲刷涡轮带动发电机转子旋转发电。

但是泥浆发电由泥浆的流动速度来决定发电的多寡，当泥浆流动速度较慢时，输出的电压较小，难以驱动石油钻井相关工具工作，需要改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石油钻井用250w泥浆发电机供电装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种石油钻井用250w泥浆发电机供电装置，包括：

动能转电能模块，用于将泥浆的流动动能转换为交流电能，再将交流电转化为直流电输出；

电压调整模块，用于稳定输出直流电，减弱波动影响；

升压模块，用于将输入的电压升高后输出；

可调稳压模块，用于输出稳定的电压，减少泥浆流动速度的影响；

逆变模块，用于将直流电转化为交流电；

交流电输出模块，用于输出交流电供石油钻井工作；

负载工作模块，用于将交流电转化为可调的5-33V直流电供负载工作；

动能转电能模块输出端连接电压调整模块输入端；

电压调整模块输出端连接升压模块输入端；

升压模块输出端连接可调稳压模块输入端；

可调稳压模块输出端连接逆变模块输入端；

逆变模块输出端连接交流电输出模块输入端；

交流电输出模块的输出端连接负载工作模块的输入端。

进一步的：电压调整模块包括第一电阻、第一三极管、第二三极管，动能转电能模块输出端连接第一三极管的集电极、第二三极管的集电极、第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极连接第一三极管的基极，第一三极管的发射极连接升压模块的输入端。

进一步的：升压模块包括定时器电路、升压电路；

定时器电路，用于提供升压部分电压；

升压电路，用于累加升压部分电压和电压调整模块输出端电压；

电压调整模块的输出端连接定时器电路的第一端、升压电路的第一端，定时器电路的第二端连接升压电路的第二端，升压电路的第三端连接可调稳压模块的输入端。

进一步的：可调稳压模块包括第二集成电路、第二电位器、第三电阻、第五电容，升压模块的输出端连接第二集成电路的第一端，第二集成电路的第二端连接第二电位器、第三电阻，第二电位器的另一端接地，第二集成电路的第三端连接第三电阻的另一端、第五电容、逆变模块的输入端，第五电容的另一端接地。

进一步的：逆变模块包括驱动反向电压电路、开关管工作电路；

驱动反向电压电路，用于提供固有频率相性相反的两个电压，一者为高电平时，另一者为低电平；

开关管工作电路，用于通过相性相反的两个电压生成交流电；

驱动反向电压电路的输入端连接可调稳压模块的输出端，驱动反向电压电路的输出端连接开关管工作电路的输入端，开关管工作电路的输出端连接交流电输出模块的输入端。

进一步的：交流电输出模块由第一变压器所构成，第一变压器的输入端连接逆变模块的输出端，第一变压器的输出端连接石油钻井电动机。

进一步的：定时器电路包括第一电位器、第二电阻、第一电容、第一集成电路、第二电容，电压调整模块的输出端连接第一电位器的一端、第一集成电路的第四端、第一集成电路的第八端,第一电位器的另一端连接第二电阻、第一集成电路的第七端，第二电阻的另一端连接第一集成电路的第二端、第一集成电路的第六端、第一电容，第一电容的另一端接地，第一集成电路的第五端连接第二电容，第二电容的另一端接地，第一集成电路的第一端接地。

进一步的：开关管工作电路包括第十二电阻、第十三电阻、第三开关管、第四开关管，驱动反向电压电路的输出端分别连接第十二电阻的第一端、第十三电阻的第一端，第十三电阻的第二端连接第三开关管的第一端，第十二电阻的第二端连接第四开关管的第一端，第四开关管的第二端接地，第四开关管的第三端连接交流电输出模块的输入端，第三开关管的第二端接地，第三开关管的第三端连接交流电输出模块的输入端。

进一步的：第二集成电路选用78L05稳压器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将泥浆发电机发出的电压稳定放大，再经过稳压模块输出稳定的电压，使得在泥浆流动速度未达到阈值时，不影响转化为直流电的电压大小，保证了供给足够的电压供石油钻井使用。

附图说明

图1为一种石油钻井用250w泥浆发电机供电装置的原理图。

图2为一种石油钻井用250w泥浆发电机供电装置的电路图。

图3为SG3525的引脚图。

图4为负载工作模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：请参阅图1，一种石油钻井用250w泥浆发电机供电装置1，包括：

动能转电能模块2，将泥浆的流动动能转换为交流电能，再将交流电转化为直流电输出；

电压调整模块3，稳定输入的直流电，减弱波动影响；

升压模块4，将输入的电压升高后输出；

可调稳压模块5，输出稳定的电压，减少泥浆流动速度的影响；

逆变模块6，将直流电转化为交流电；

交流电输出模块7，输出交流电供石油钻井工作；

负载工作模块，用于将交流电转化为可调的5-33V直流电供负载工作；

动能转电能模块2输出端连接电压调整模块3输入端；

电压调整模块3输出端连接升压模块4输入端；

升压模块4输出端连接可调稳压模块5输入端；

可调稳压模块5输出端连接逆变模块6输入端；

逆变模块6输出端连接交流电输出模块7输入端；

交流电输出模块7的输出端连接负载工作模块8的输入端。

在本实施例中：如图4所示，交流电输出模块7的输出端一端连接第二十一二极管DH1的正极、第二十三二极管DH3的负极，交流电输出模块7的另一个输出端连接第二十二二极管DH2的正极、第二十四二极管DH4的负极，第二十一二极管DH1的负极连接第二十二二极管DH1的负极、第二十一电感LH1的一端、第二十一电容CH1的一端，第二十三二极管DH3、第二十四二极管DH4的正极连接第二十一电容CH1的另一端、第二十一电阻RH1的一端，第二十一电感LH1的另一端连接第二十一电阻RH1的另一端、第二十二电阻RH2，第二十二电阻RH2的另一端连接第十电位器RPH的一端，第十电位器RPH的另一端连接第一电压表VC、第一负载FZ，第一电压表VC的另一端连接第一负载FZ的另一端、第二十四二极管DH4的正极。

在本实施例中：如图2所示，电压调整模块包括第一电阻R1、第一三极管V1、第二三极管V2，动能转电能模块2输出端连接第一三极管V1的集电极、第二三极管V2的集电极、第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接第二三极管V2的基极，第二三极管V2的发射极连接第一三极管V1的基极，第一三极管V1的发射极连接升压模块4的输入端。

电压调整模块3中第一三极管V1、第二三极管V2共同组成调整管，调整管在电路中相当于可调电阻，随输入电压的波动，由取样管取样后随时调整该管的导通程度，以达到输出电压稳定的目的。

在另一个实施例中：用一个稳压管和负载并联的电路是最简单的稳压电路，可达到稳定电压的目的。

在本实施例中：如图2所示，升压模块4包括定时器电路41、升压电路42；

定时器电路41，用于提供升压部分电压；

升压电路42，用于累加升压部分电压和电压调整模块3输出端电压；

电压调整模块3的输出端连接定时器电路41的第一端、升压电路42的第一端，定时器电路41的第二端连接升压电路42的第二端，升压电路42的第三端连接可调稳压模块5的输入端。

升压模块4将电路的电压升高，以此达到低压生成高压的目的。

在另一个实施例中，可以采用升压斩波电路来达到升压的目的。

在本实施例中：如图2所示，可调稳压模块5包括第二集成电路U2、第二电位器RP2、第三电阻R3、第五电容C5，升压模块4的输出端连接第二集成电路U2的第一端，第二集成电路U2的第二端连接第二电位器RP1、第三电阻R3，第二电位器RP1的另一端接地，第二集成电路U2的第三端连接第三电阻R3的另一端、第五电容C5、逆变模块6的输入端，第五电容C5的另一端接地。

可调稳压模块5的第二集成电路U2(78L05)输出恒定的稳定电压，通过调节第二电位器RP2的阻值：改变第二电位器RP2和第三电阻R3的比值，改变输出的恒定电压的大小。

在另一个实施例中：通过调换第二电位器RP2和第三电阻R3的位置，同样可以达到改变输出电压的目的。

在本实施例中：如图2所示，逆变模块6包括驱动反向电压电路61（图3为第三集成电路U3的引脚图）、开关管工作电路62；

驱动反向电压电路61，用于提供固有频率相性相反的两个电压，一者为高电平时，另一者为低电平；

开关管工作电路62，用于通过相性相反的两个电压生成交流电；

驱动反向电压电路61的输入端连接可调稳压模块5的输出端，驱动反向电压电路61的输出端连接开关管工作电路62的输入端，开关管工作电路62的输出端连接交流电输出模块7的输入端。

逆变模块6通过驱动反向电压电路61，提供固有频率相性相反的两个电压;通过开关管工作电路62，相性相反的两个电压生成交流电，以此达到直流电转化为交流电的目的。

在另一个实施例中，直流电通过电感、电容并联的电路，会随着电容电感吸放电能来产生交流电，通过三极管放大这种波动，以此来产生交流电。

在本实施例中：如图2所示，交流电输出模块7由第一变压器W所构成，第一变压器W的输入端连接逆变模块6的输出端，第一变压器W的输出端连接石油钻井电动机。

交流电输出模块7由第一变压器W来达到升压目的。

在另一个实施例中，交流电可以通过三极管来达到升压目的，但是高压状况下三极管容易击穿。

在本实施例中：如图2所示，定时器电路41包括第一电位器RP1、第二电阻R2、第一电容C1、第一集成电路U1、第二电容C2，电压调整模块3的输出端连接第一电位器RP1的一端、第一集成电路U1的第四端、第一集成电路U1的第八端,第一电位器RP1的另一端连接第二电阻R2、第一集成电路U1的第七端，第二电阻R2的另一端连接第一集成电路U1的第二端、第一集成电路U1的第六端、第一电容C1，第一电容C1的另一端接地，第一集成电路U1的第五端连接第二电容C2，第二电容C2的另一端接地，第一集成电路U1的第一端接地。

定时器电路41的第一集成电路U1为555定时器，555定时器接收电压调整模块3输出电压来作为另一个电压供给。

在另一个实施例中，可选用556定时器来代替555定时器。

在本实施例中：如图2所示，开关管工作电路62包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第三开关管V3、第四开关管V4，驱动反向电压电路61的输出端分别连接第十二电阻R12的第一端、第十三电阻R13的第一端，第十三电阻R13的第二端连接第三开关管V3的第一端，第十二电阻R12的第二端连接第四开关管V4的第一端，第四开关管V4的第二端接地，第四开关管V4的第三端连接交流电输出模块7的输入端，第三开关管V3的第二端接地，第三开关管V3的第三端连接交流电输出模块7的输入端。

开关管工作电路62的第三开关管V3、第四开关管V4通过接收的相性相反的电压，使得一个导通时，另一个截止，以此来产生时刻变化方向的电压，即交流电压。

在另一个实施例中，可通过三极管来代替开关管。

在本实施例中：第二集成电路U2选用78L05稳压器。

第二集成电路U2选用78L05稳压器来达到稳定输出电压。

在另一个实施例中，通过集成电路LM317及外围电路同样可以达到稳压输出。

本发明的工作原理是：如图2所示，开始时，动能转换模块2将泥浆流动产生的动能转换为电能，输出直流电输出给电压调整模块3，第一三极管V1和第二三极管V2组成调整管，稳定电压（泥浆流速改变使得输入给电压调整模块的电压改变），电压调整模块3输出电压给升压模块4，升压模块4输出给可调稳压模块5的电压一方面通过电压调整模块3经第一二极管D1、第二二极管D2输入，另一方面通过第一集成电路U1的第三端引脚通过第二二极管D2输入，使得输出给可调稳压模块5的电压上升，可调稳压模块5的第二集成电路U2稳定输出电压，通过改变第二电位器RP1的阻值，改变第二集成电路U2的输出电压，稳定输出可调电压给逆变模块6，逆变模块6通过第三集成电路U3的第十四端和第十一端交替输出高电平，使得第三开关管V3、第四开关管V4交替导通，第三开关管V3导通时，电压由第一变压器W的输入端上端-第三开关管V3的源极-第三开关管V3的漏极-大地，第一变压器W输入端电流方向由下往上；第四开关管V4导通时，电压由第一变压器W的输入端下端-第四开关管V4的源极-第四开关管V4的漏极-大地，第一变压器W输入端电流方向由上往下；第四开关管V4和第三开关管V3交替导通，产生交流电，经过交流电输出模块7的第一变压器W放大交流电，该交流电经过负载工作模块8将交流电转化为直流电，输出给第一负载（石油钻井相关工具）工作，通过改变第十电位器RPH的阻值，改变第一负载FZ工作电压大小（在5-33V电压范围内改变），第一负载FZ的工作电压可由第一电压表VC观察，本方案通过放大直流电压，再进行稳压，保证了在泥浆流动速度在未达到阈值时依旧通过放大的电压保证了转换的直流电电压能够保证石油钻井相关工具正常工作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。