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套管井測井儀器一般采用單芯電纜傳輸，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不是很大，且這種傳輸方法簡單，操作性高，更主要的是測井成本低，電纜在傳輸數(shù)據(jù)的同時還要向井下供直流電，這就需要將地面上220V。的交流電先轉(zhuǎn)換成直流電，通過電纜傳到井下，再通過DC—DC電源轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)需要的各個電壓。大量的試驗結(jié)果表明，此種方式工作穩(wěn)定，在傳輸距離為6000m時，也能可靠地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。 1 電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 套管井測井儀的電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)由地面變壓器、直流穩(wěn)壓電路、DC—DC變壓器、系列電壓轉(zhuǎn)換電路等四部分組成。其中地面變壓器的作用是將220V的交流電變?yōu)?0V的交流電，然后再經(jīng)過直流穩(wěn)壓電路將90V的交流變?yōu)橹绷鳎俳?jīng)過DC—DC變壓器得到系列電壓。 2 主要功能模塊設(shè)計 1)直流穩(wěn)壓電路 本電源系統(tǒng)中的直流穩(wěn)壓電路如圖2所示，圖中90V的交流電壓經(jīng)過KC403單向橋式整流后，再由二階II型網(wǎng)絡濾波，輸出90V的直流電壓。值得一提的是，由于井下數(shù)據(jù)是通過90V直流電纜上傳的，為了防止后續(xù)電路對前端電路產(chǎn)生干擾，在90V整流橋的每個二極管上都并聯(lián)一個0．1μF的電容，這些電容能夠很好吸收二極管的開關(guān)噪聲。在電源濾波電路中，電容的耐壓值一般為輸入電壓的2倍，且電容比較大，這樣交流成分比較容易被濾掉，輸出電壓比較平滑。 2)DC—DC電源 圖3為DC—DC電源的實現(xiàn)電路，圖中VD1、L1、C1和C2起隔離電路的作用，擋住傳輸信號。電源的主芯片UCC3842為單電源供電、帶電流正向補償、單路調(diào)制輸出的集成芯片。其管腳①是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；②腳是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2．5V基準電壓進行比較，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；③腳為電流檢測輸入端，當檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；④腳為定時端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，f=1．8／(RT×CT)；⑤腳為公共地端；⑥腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時間僅為50ns，驅(qū)動能力為±lA；⑦腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW；⑧腳為5V基準電壓輸出端，有50mA的負載能力。圖中R7和C5組成振蕩網(wǎng)絡，12V的輸出電壓通過R2、R3返回到U1的反饋電壓輸入端。電阻R11檢測線圈中的電流，通過R6和R9分壓后接入U1的電流檢測輸入端。UCC3842的⑥腳為PWM輸出，通過對管VT2和VT3驅(qū)動開關(guān)管VT1的導通與截止。通過后端二級管的整流和電容濾波就產(chǎn)生了系統(tǒng)需要的±15V和5V。 3)系列電壓的產(chǎn)生 圖4電路產(chǎn)生系統(tǒng)需要的3V、1．5V、1．25V和1．75V電壓，圖4(a)中，+15V電壓通過穩(wěn)壓管VD1穩(wěn)到6．2V，再通過R5、R6分壓后經(jīng)過運放產(chǎn)生3V電壓，最后通過R4、R7分壓后通過跟隨器后產(chǎn)生1．5V電壓。 圖4(b)將產(chǎn)生的3V電壓通過R12、R13和R14電阻分壓后產(chǎn)生1．75V和1．25V電壓，再分別經(jīng)過一個跟隨器后得到1．75V和1．25V便可以使用。 3 結(jié)束語 這套電源系統(tǒng)在現(xiàn)役很多套管井測井儀器中都有應用，其出色的性能保證井下儀器在高溫高溫的井況中能穩(wěn)定的工作，且其測井成本低等一(系統(tǒng)優(yōu)點使其在石油測井領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應用。 |
