專利名稱：一種高密度電能發(fā)射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電能發(fā)射裝置，特別是關(guān)于一種非接觸式電能傳輸中的 高密度電能發(fā)射裝置。
背景技術(shù)：
目前在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具中， 一種關(guān)鍵的技術(shù)是非旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)向套筒與旋轉(zhuǎn)的 鉆桿之間的能量傳遞。井下測量與控制系統(tǒng)所需要的電能由渦輪發(fā)電機(jī)提供，電 能的傳輸需要在旋轉(zhuǎn)件和非旋轉(zhuǎn)件之間傳遞。傳統(tǒng)的方法是采用集流環(huán)，即炭刷 一滑環(huán)結(jié)構(gòu)，存在的主要問題是對滑動接觸面的清潔度要求高、通道擴(kuò)展困難、 需要經(jīng)常維護(hù)更換滑環(huán)結(jié)構(gòu)。而鉆井過程中高溫、高壓、強(qiáng)機(jī)械沖擊及泥漿的存 在使得集流環(huán)的工作環(huán)境非常惡劣，使得可靠性方面的問題突出。
電磁耦合是非接觸式電能傳輸?shù)闹饕椒?，其發(fā)展方向是大容量、高效率、 低成本、小體積、大氣隙、高穩(wěn)定性，但在發(fā)展過程中也面臨著很多挑戰(zhàn)。非接 觸式電能傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)理論是功率變換技術(shù)，比較突出的問題是如何提高發(fā)射 能量的密度，在電磁耦合方式中具體表現(xiàn)為如何提高發(fā)射電流和工作頻率，并采 用小體積、高電壓、大電流的電子元器件，實(shí)現(xiàn)高效率的電能傳輸。目前，非接 觸式電能傳輸系統(tǒng)的研究多集中在變換技術(shù)的改進(jìn)上，通過改變變換器的結(jié)構(gòu)來 達(dá)到提高效率的目的。對如何采用小體積、高電壓、大電流器件來提高發(fā)射能量 的密度，還沒有太多的論述。 發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小、高電壓、大電流的非 接觸式電能傳輸中的高密度電能發(fā)射裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案 一種高密度電能發(fā)射裝置， 其特征在于它包括 一單片機(jī)；第一、二驅(qū)動電路，其分別連接所述單片機(jī)的輸 出端；第一、二脈沖變壓器，其分別連接所述第一、二驅(qū)動電路的輸出端；第一、 二整流電路，其分別連接所述第一、二脈沖變壓器的輸出端； 一三電極高壓開關(guān)， 其一端連接所述第一整流電路的輸出端，另一端連接一球形觸發(fā)開關(guān)，再另一端 連接一發(fā)射線圈；所述球形觸發(fā)開關(guān)的另一端連接所述第二整流電路的輸出端； 一比較器，其一端連接所述第一整流電路的輸出端，另一端連接所述單片機(jī)。所述第一驅(qū)動電路包括第一緩沖驅(qū)動芯片的輸入端連接在所述單片機(jī)的脈 沖輸出端，所述第一緩沖驅(qū)動芯片的輸出端連接第一光電隔離器件的陽極端，所 述第一緩沖驅(qū)動芯片的輸出端還通過電阻R1連接電源，所述第一光電隔離器件的 陰極端接地，所述第一光電隔離器件的發(fā)射極連接第二緩沖驅(qū)動芯片的輸入端， 所述第一光電隔離器件的發(fā)射極還通過電阻R2接地，所述第一光電隔離器件的集
電極連接+5V電源，所述第二緩沖驅(qū)動芯片的輸出端通過電阻R3連接+9V電源，
所述第二緩沖驅(qū)動芯片的輸出端還連接第一高速脈沖開關(guān)的柵極，所述第一高速 脈沖開關(guān)源極接地、漏極連接所述第一脈沖變壓器的原邊發(fā)射線圈，所述第一脈
沖變壓器的原邊發(fā)射線圈連接+9V電源。
所述第二驅(qū)動電路包括第三緩沖驅(qū)動芯片的輸入端連接在所述單片機(jī)的放
電控制端，所述第三緩沖驅(qū)動芯片的輸出端連接第二光電隔離器件的陽極端，所
述第三緩沖驅(qū)動芯片的輸出端還通過電阻R9連接電源，所述第二光電隔離器件的
陰極端接地，所述第二光電隔離器件的發(fā)射極連接第四緩沖驅(qū)動芯片的輸入端，
所述第二光電隔離器件的發(fā)射極還通過電阻R10接地，所述第二光電隔離器件的 集電極連接+5V電源，所述第四緩沖驅(qū)動芯片的輸出端通過電阻Rll連接+9V電 源，所述第四緩沖驅(qū)動芯片的輸出端還連接第二高速脈沖開關(guān)的柵極，所述第二 高速脈沖開關(guān)源極接地、漏極連接所述第二脈沖變壓器的原邊發(fā)射線圈，所述第 二脈沖變壓器的原邊發(fā)射線圈連接+9V電源。
所述第一整流電路包括在所述第一脈沖變壓器副邊線圈通過二極管Dl連 接高壓電容器C13，所述高壓電容器C13的另一端與所述第一脈沖變壓器副邊線 圈共同接地，在所述二極管Dl和高壓電容器C13兩端并聯(lián)連接二極管D4，所述 二極管D4的陽極連接所述高壓開關(guān)。
所述第二整流電路包括在所述第二脈沖變壓器副邊線圈通過二極管D2連 接高壓電容器C15，所述高壓電容器C15的另一端與所述第二脈沖變壓器副邊線 圈共同接地，在所述二極管D2和高壓電容器C15的兩端并聯(lián)連接二極管D5，所 述二極管D5的陽極接地。
所述高壓電容器C13兩端并聯(lián)連接分壓電阻R4和R5，所述電阻R5兩端并 聯(lián)連接濾波電容器C14，所述高壓電容器C13的電壓端通過電阻R12和發(fā)射線圈 連接所述三電極高壓開關(guān)的Gl端，所述分壓電阻R4和R5的接點(diǎn)連接所述比較 器的反相輸入端，所述比較器的輸出端與所述單片機(jī)的反饋輸入端連接，所述比 較器的輸出端連接串聯(lián)分壓電阻R6和R7，所述電阻R6和R7的接點(diǎn)連接所述比 較器的同相輸入端，所述電阻R7的一端接基準(zhǔn)電壓VR，所述比較器的輸出端通還包括一發(fā)射線圈中的電流測量系統(tǒng)，其包括 一羅果夫斯基線圈， 一從所 述羅果夫斯基線圈中心穿過的傳輸被測電流的導(dǎo)體， 一測量電纜與所述羅果夫斯 基線圈連接，所述測量電纜通過R、 C積分電路連接一示波器。
本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型由于采
用單片機(jī)PIC12C508A作為微處理器，減小了系統(tǒng)體積，提高了抗電磁干擾的能
力，并可防止高壓電容器放電過程中產(chǎn)生的沖擊大電流而引起的強(qiáng)電磁沖擊使單
片機(jī)程序跳飛。2、本實(shí)用新型由于采用驅(qū)動電路對單片機(jī)輸出的脈沖信號進(jìn)行驅(qū) 動，提高了單片機(jī)輸出信號的驅(qū)動能力。3、本實(shí)用新型由于采用脈沖變壓器輸出 高壓波形，在振蕩電路的驅(qū)動下可將幾伏至幾十伏的電壓升至幾千伏，因此可使 發(fā)射線圈兩端形成高電壓。4、本實(shí)用新型由于在驅(qū)動電路之間設(shè)置了光電隔離器 件，可防止脈沖變壓器輸出的高壓對單片機(jī)產(chǎn)生的影響，對單片機(jī)起到了保護(hù)作 用。5、本實(shí)用新型由于在脈沖變壓器輸出端設(shè)置了整流電路對高壓電容器充電， 因此克服了脈沖變壓器由于繞組中分布電容及漏感的影響而輸出畸變波形的不理 想狀態(tài)。6、本實(shí)用新型由于采用了三電極高壓開關(guān)和球形觸發(fā)開關(guān)組成的高壓開 關(guān)控制，在與充電回路類似的放電回路控制中，單片機(jī)發(fā)出脈沖信號經(jīng)過光電隔 離器件、信號緩沖驅(qū)動芯片、脈沖變壓器、整流電路后對觸發(fā)電容器充電，當(dāng)電 容器充電電壓達(dá)到一定值后，球形觸發(fā)開關(guān)的兩個小球被擊穿，對三電極高壓開 關(guān)的控制極提供了一個很陡的正脈沖，使得三電極高壓開關(guān)的兩極擊穿，從而接 通放電回路，充電回路的高壓電容器很快放電，因此，給發(fā)射線圈提供大電流。7、 本實(shí)用新型采用羅果夫斯基線圈對發(fā)射電流進(jìn)行測量，由于在測量過程中采用雙 屏蔽電纜和縮短接地回路等噪聲抑制措施，獲得了良好的測量效果。本實(shí)用新型 可適用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井中的非接觸式電能傳輸系統(tǒng)。
圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意框圖
圖2是本實(shí)用新型電路原理圖
圖3是本實(shí)用新型充電原理示意圖
圖4是本實(shí)用新型放電原理示意圖
圖5是本實(shí)用新型充電過程波形示意圖
圖6是本實(shí)用新型采用羅果夫斯基線圈測量電流的原理示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。本實(shí)用新型提供了一種基于瞬態(tài)電磁功率脈沖的非接觸式電能發(fā)射裝置。如 圖1所示，本實(shí)用新型包括一 PIC單片機(jī)1，兩分別連接單片機(jī)1的第一驅(qū)動電
路2a和第二驅(qū)動電路2b，分別連接第一驅(qū)動電路2a和第二驅(qū)動電路2b的第一脈 沖變壓器3a和第二脈沖變壓器3b，分別連接第一脈沖變壓器3a和第二脈沖變壓 器3b的第一整流電路4a和第二整流電路4b，第一整流電路4a的另一端分別連接 一高壓開關(guān)5和一比較器6，高壓開關(guān)5的另一端連接一發(fā)射線圈7，比較器6的 另一端連接PIC單片機(jī)1，第二整流電路4b的另一端連接一球形觸發(fā)開關(guān)8，球 形觸發(fā)開關(guān)8的另一端連接高壓開關(guān)5。
如圖2所示，本實(shí)用新型的單片機(jī)l采用PIC12C508A微處理器IC1，它是--次性寫入的8腳單片機(jī)芯片，可以減小系統(tǒng)體積，提高抗電磁干擾的能力，并可 防止高壓電容器放電過程中產(chǎn)生的沖擊大電流而引起的強(qiáng)電磁沖擊使單片機(jī)程序 跳飛。
本實(shí)用新型的第一驅(qū)動電路2a包括 一緩沖驅(qū)動芯片IC2A，其輸入端連接 在單片機(jī)1的脈沖輸出端，緩沖驅(qū)動芯片IC2A的輸出端連接一光電隔離器件IC3A 的陽極端，緩沖驅(qū)動芯片IC2A的輸出端還通過電阻R1連接電源，光電隔離器件 IC3A的陰極端接地，光電隔離器件IC3A的發(fā)射極連接一緩沖驅(qū)動芯片IC4A的 輸入端，光電隔離器件IC3A的發(fā)射極還通過電阻R2接地，光電隔離器件IC3A 的集電極連接+5V電源，緩沖驅(qū)動芯片IC4A的輸出端通過電阻R3連接+9V電源， 緩沖驅(qū)動芯片IC4A的輸出端還連接高速脈沖開關(guān)Tl的柵極，高速脈沖開關(guān)Tl 的源極接地、漏極連接脈沖變壓器3a的原邊發(fā)射線圈一端，脈沖變壓器3a原邊 發(fā)射線圈另一端連接+9V電源。
本實(shí)用新型的第二驅(qū)動電路2b包括 一緩沖驅(qū)動芯片IC2B，其輸入端連接 單片機(jī)1的放電控制端，緩沖驅(qū)動芯片IC2B的輸出端連接一光電隔離器件IC3B 的陽極端，緩沖驅(qū)動芯片IC2B的陽極端還通過電阻R9連接電源，光電隔離器件 IC3B的陰極端接地，光電隔離器件IC3B的發(fā)射極連接緩沖驅(qū)動芯片IC4B的輸入 端，光電隔離器件IC3B的發(fā)射極還通過電阻R10接地，光電隔離器件IC3B的集 電極連接+5V電源，緩沖驅(qū)動芯片IC4B的輸出端通過電阻Rll連接+9V電源， 緩沖驅(qū)動芯片IC4B的輸出端還連接高速脈沖開關(guān)T2的柵極，高速脈沖開關(guān)T2 的源極接地、漏極連接脈沖變壓器3b的原邊發(fā)射線圈一端，脈沖變壓器3b原邊 發(fā)射線圈另一端連接+9V電源。
本實(shí)用新型第一、二脈沖變壓器3a、3b是一種小型變壓器TRANSl和TRANS2 (為通用名)，具有很高的變比，可以使整個發(fā)射系統(tǒng)的體積很小。本實(shí)用新型的第一整流電路4a包括在脈沖變壓器3a的副邊線圈一端通過 一二極管Dl連接高壓電容器C13，高壓電容器C13的另一端與脈沖變壓器3a的 副邊線圈另一端共同接地，在二極管Dl和高壓電容器C13兩端并聯(lián)連接一二極 管D4， 二極管D4的陽極與高壓開關(guān)5的主電極G0端共同接地。
本實(shí)用新型的第二整流電路4b包括在脈沖變壓器3b的副邊線圈一端通過 一二極管D2連接高壓電容器C15，高壓電容器C15的另一端與脈沖變壓器3b的 副邊線圈另一端共同接地，在二極管D2和高壓電容器C15兩端并聯(lián)連接二極管 D5， 二極管D5的陽極接地。
本實(shí)用新型在高壓電容器C13兩端并聯(lián)連接分壓電阻R4和R5，電阻R5兩 端并聯(lián)連接濾波電容器C14，高壓電容器C13的電壓端通過電阻R12和發(fā)射線圈 7連接高壓開關(guān)5的Gl端，分壓電阻R4和R5的接點(diǎn)連接比較器6的反相輸入端， 比較器6的輸出端與單片機(jī)1的反饋輸入端連接，比較器6的輸出端還連接分壓 電阻R6和R7，電阻R6和R7的接點(diǎn)連接比較器6的同相輸入端，電阻R7的另 一端接基準(zhǔn)電壓VR，比較器6的輸出端通過一穩(wěn)壓管D3接地。
本實(shí)用新型通過第一驅(qū)動電路2a、高速脈沖開關(guān)T1、第一脈沖變壓器3a、第 一整流電路4a和高壓電容器C13組成充電電路。
本實(shí)用新型通過第二驅(qū)動電路2b、高速脈沖開關(guān)T2、第二脈沖變壓器3b、 第二整流電路4b、高壓電容器C15、電阻R8、高壓開關(guān)5和球形觸發(fā)開關(guān)8組成 放電電路的控制部分。
本實(shí)用新型通過充電高壓電容器C13的分壓電阻R4和R5，濾波電容器C14， 比較器6，基準(zhǔn)電壓的分壓電阻R6和R7，穩(wěn)壓二極管D3組成充電電壓的監(jiān)測電 路。
本實(shí)施例中緩沖驅(qū)動芯片IC2采用SN7407芯片，該芯片內(nèi)部設(shè)有A、B兩路， 其中一路(即IC2A)用于充電電路，另一路(即IC2B)用于放電控制電路，緩 沖驅(qū)動芯片IC4也采用SN7407芯片，內(nèi)部也設(shè)有IC4A、 IC4B兩路，分別用于充 電電路和放電控制電路，比較器6采用高精度運(yùn)算放大器OP07，光電隔離器件IC3 采用4路光電隔離器TLP521-4，本實(shí)用新型采用了其中的A、 B兩路，其中一路 (即IC3A)用于充電電路，另一路(即IC3B)用于放電控制電路。
本實(shí)施例中采用型號為MC7805和MC7905的穩(wěn)壓器為整個能量發(fā)射裝置提 供電源(圖中未示出)。
本實(shí)用新型采用PIC系列單片機(jī)1輸出產(chǎn)生如圖1所示的脈沖波形，波形的 占空比為l: 3。如圖2所示，因?yàn)槊}沖變壓器3a、 3b將輸出高壓，為了防止高電壓對單片機(jī)l產(chǎn)牛的影響，分別采用光電隔離器件IC3A、 IC3B將單片機(jī)1的地 信號和脈沖變壓器3a、 3b的地信號分離，對單片機(jī)l起到了保護(hù)作用。為了提高 單片機(jī)1輸出信號的驅(qū)動能力，并滿足光電隔離器件IC3A、 IC3B和高速脈沖開 關(guān)T1、 T2的輸入要求，采用了緩沖驅(qū)動芯片IC2A、 IC4A、 IC2B、 IC4B對單片 機(jī)l輸出的脈沖進(jìn)行驅(qū)動，進(jìn)而連接到脈沖變壓器3a、 3b原邊側(cè)的高速開關(guān)Tl、 T2。
單片機(jī)1的輸出信號經(jīng)驅(qū)動后由脈沖變壓器3a和3b輸出高壓波形，在振蕩 電路的驅(qū)動下可將幾伏至幾十伏的電壓升至幾千伏，負(fù)載為發(fā)射線圈7，是沖擊電 流的作用對象。脈沖變壓器3a和3b的作用是輸出高壓脈沖信號，在該脈沖信號E 作用下高壓電容器C13、 C15的充電過程原理如圖3所示，若近似認(rèn)為二極管的 伏安特性是線性的，則二極管存在正向電阻和反向電阻，高壓電容器C13、 C15 在高電平Tz期間充電，低電平TN期間經(jīng)過電阻R緩慢放電(如圖5所示)。
對理想的脈沖變壓器而言，當(dāng)初級輸入矩形脈沖時，在次級上將得到變化規(guī) 律與之完全相同的波形，但實(shí)際上由于變壓器繞組中分布電容及漏感的影響，其 輸出波形并不是理想的矩形脈沖，而是包括了上沖、頂降及反沖在內(nèi)的畸變波形， 其中反沖對耦合效率有一些影響，因此在本裝置中采用第-一、二整流電路對高壓 電容器C13、 C15充電。
高壓電容器C13、 C15是一種無感式電容器，其耐壓為5kV，可以在瞬間釋放 出峰值為8kA的電流，并能以很高的放電頻率工作，其放電過程原理如圖4所示。
高壓電容器C13、 C15其充電過程中伴隨著緩慢的放電過程，如圖5所示。 如果用k表示周期數(shù)，UCZ,K+1表示第k+l個周期的Tz期間電容器電壓Uc的變化 規(guī)律，它是以第k個周期中t-TN時UcF，K為初始條件而按指數(shù)規(guī)律上升的，UCT,K+1 表示第k+1個周期的TN期間電容器的電壓，它是以該周期中t=Tz時的電壓UCZ,K+1 為初始條件按指數(shù)規(guī)律緩慢降低的。
本實(shí)用新型通過電阻R4和R5對高壓電容器C13的充電過程進(jìn)行監(jiān)測，PIC 單片機(jī)1采集信號，當(dāng)達(dá)到一定的充電電壓值后啟動高壓開關(guān)5對高壓電容器C13 放電。電壓監(jiān)測電路由電壓比較器6、電阻R6、 R7和穩(wěn)壓管D3組成。比較器6 的任務(wù)是將高壓電容器的電壓值反饋給控制電路，其輸出端與PIC單片機(jī)1的反 饋輸入端相連，進(jìn)行信號采集和決策。電阻R7的一端接基準(zhǔn)電壓VR，由于比較 器6不能直接承受高壓電容器的電壓，所以采用電阻R4和R5分壓，分壓后的輸 出電壓接入比較器6反相輸入端。為了使分壓值輸出波形平滑，電路中接入了濾 波電容器C14,另外為了能夠產(chǎn)生較高的沖擊電流峰值，R6與R7的取值很大。本實(shí)用新型中高壓開關(guān)5采用三電極高壓開關(guān)TRG，球形觸發(fā)開關(guān)8采用TBG 觸發(fā)開關(guān)，高壓開關(guān)5和球形觸發(fā)開關(guān)8組成高壓控制開關(guān)。高壓控制開關(guān)能夠 承受的耐壓為6kV，導(dǎo)通速度小于50nS，導(dǎo)通電阻小于10mQ。
本實(shí)用新型中R1、 R2、 R9、 R10均為1KQ,電阻R3、 Rll均為500Q，電阻 R4為100 KQ， R5為IOQ， R6為800Q、 R7為200Q、 R8為8Q、 R12為8Q，高 壓電容器C13、 C15為0.2 nf，電容C14為0.1|af。
本實(shí)用新型是這樣工作的PIC單片機(jī)1發(fā)出脈沖信號，同時輸出給充、放電 兩回路系統(tǒng)，充、放電兩路系統(tǒng)分別經(jīng)過光電隔離器件IC3A、 IC3B，信號緩沖驅(qū) 動芯片IC2A、 IC4A、 IC2B、 IC4B、脈沖變壓器3a、 3b和整流電路4a、 4b后對各路 的高壓電容器C13、 C15充電，當(dāng)放電回路的高壓電容器C15的充電電壓達(dá)到一定 值后，球形觸發(fā)開關(guān)8的兩個小球被擊穿，對高壓開關(guān)5的控制極提供了一個很陡 的正脈沖，使得高壓開關(guān)5的兩極擊穿，從而接通放電回路，高壓電容器C13很快 放電，給發(fā)射線圈7提供大電流。放電完成后開始下一次的充電過程，依此不斷反 復(fù)。
如圖6所示，本實(shí)用新型發(fā)射線圈7中的電流在分析計(jì)算的同時采用羅果夫 斯基線圈進(jìn)行測量，其測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括 一羅果夫斯基線圈9， 一傳輸被測電流 的導(dǎo)體10從羅果夫斯基線圈9的中心穿過， 一測量電纜11與羅果夫斯基線圈9 連接，測量電纜11通過R、 C積分電路連接一示波器12。
羅果夫斯基線圈9實(shí)質(zhì)是一種原邊為單匝線圈、副邊為多匝線圈的電流互感 器,這種測量線圈本身與電流回路只是通過電磁場耦合，因此與主回路有良好的電 氣絕緣,再加上這種線圈結(jié)構(gòu)簡單、易于加工和安裝，工作性能可靠，頻帶較寬， 自身的上升時間可以做得很小，所以，羅果夫斯基線圈非常適合于測量脈沖電流。
設(shè)電流傳輸導(dǎo)線與羅果夫斯基線圈每匝中心的距離為r，被測電流為'(O，穿 過線圈每匝的磁感應(yīng)強(qiáng)度為^，則可得出磁感應(yīng)強(qiáng)度^與r和,W函數(shù)關(guān)系，可以 推算出圖6中的電壓一)與被測電流,(O的導(dǎo)數(shù)成正比。為了得到"W與奶的正比關(guān) 系，在電路中設(shè)置了R、 C積分電路。當(dāng)電纜電阻Z遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于羅果夫斯基線圈的 感抗W時，可略去測量線圈的內(nèi)壓降，可近似認(rèn)為"(O全部降落在電纜的電阻Z 上。
另外，通過對積分電路中R、 C的選擇可使通過C的電流WOs，，故C上的
電壓& (o與被測電流成正比。
測量過程中需要消除強(qiáng)磁場在電纜外皮中產(chǎn)生的噪聲電流而引起的共模干 擾，這種噪聲電流引起的電壓降將耦合到被測信號上。干擾信號的大小與電纜的耦合阻抗有關(guān)，采取的措施是(l)采用雙屏蔽電纜，減小感生電流和耦合阻抗。 (2)縮短接地回路，消除地電位升高而造成的影響。采用以上措施后獲得良好的 測量效果，發(fā)射線圈7上的實(shí)測電流峰值可以在瞬間為8kA，從而提高了電能發(fā) 射裝置的能量密度。
權(quán)利要求1、一種高密度電能發(fā)射裝置，其特征在于它包括一單片機(jī)；第一、二驅(qū)動電路，其分別連接所述單片機(jī)的輸出端；第一、二脈沖變壓器，其分別連接所述第一、二驅(qū)動電路的輸出端；第一、二整流電路，其分別連接所述第一、二脈沖變壓器的輸出端；一三電極高壓開關(guān)，其一端連接所述第一整流電路的輸出端，另一端連接一球形觸發(fā)開關(guān)，再另一端連接一發(fā)射線圈；所述球形觸發(fā)開關(guān)的另一端連接所述第二整流電路的輸出端；一比較器，其一端連接所述第一整流電路的輸出端，另一端連接所述單片機(jī)。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種高密度電能發(fā)射裝置，其特征在于所述第一驅(qū) 動電路包括第一緩沖驅(qū)動芯片的輸入端連接在所述單片機(jī)的脈沖輸出端，所述 第一緩沖驅(qū)動芯片的輸出端連接第一光電隔離器件的陽極端，所述第一緩沖驅(qū)動 芯片的輸出端還通過電阻(Rl)連接電源，所述第一光電隔離器件的陰極端接地， 所述第一光電隔離器件的發(fā)射極連接第二緩沖驅(qū)動芯片的輸入端，所述第一光電 隔離器件的發(fā)射極還通過電阻(R2)接地，所述第一光電隔離器件的集電極連接 十5V電源，所述第二緩沖驅(qū)動芯片的輸出端通過電阻(R3)連接+9V電源，所述 第二緩沖驅(qū)動芯片的輸出端還連接第一高速脈沖開關(guān)的柵極，所述第一高速脈沖 開關(guān)源極接地、漏極連接所述第一脈沖變壓器的原邊發(fā)射線圈，所述第一脈沖變 壓器的原邊發(fā)射線圈連接+9V電源。
3、 如權(quán)利要求l所述的一種高密度電能發(fā)射裝置，其特征在于所述第二驅(qū) 動電路包括第三緩沖驅(qū)動芯片的輸入端連接在所述單片機(jī)的放電控制端，所述 第三緩沖驅(qū)動芯片的輸出端連接第二光電隔離器件的陽極端，所述第三緩沖驅(qū)動芯片的輸出端還通過電阻(R9)連接電源，所述第二光電隔離器件的陰極端接地，所述第二光電隔離器件的發(fā)射極連接第四緩沖驅(qū)動芯片的輸入端，所述第二光電隔離器件的發(fā)射極還通過電阻(R10)接地，所述第二光電隔離器件的集電極連接 十5V電源，所述第四緩沖驅(qū)動芯片的輸出端通過電阻(R11)連接+9V電源，所述 第四緩沖驅(qū)動芯片的輸出端還連接第二高速脈沖開關(guān)的柵極，所述第二高速脈沖 開關(guān)源極接地、漏極連接所述第二脈沖變壓器的原邊發(fā)射線圈，所述第二脈沖變 壓器的原邊發(fā)射線圈連接+9V電源。
4、 如權(quán)利要求l所述的一種高密度電能發(fā)射裝置，其特征在于所述第一整流電路包括在所述第一脈沖變壓器副邊線圈通過二極管(Dl)連接高壓電容器 (C13)，所述高壓電容器(C13)的另一端與所述第一脈沖變壓器副邊線圈共同接地，在所述二極管(Dl)和高壓電容器(C13)兩端并聯(lián)連接二極管(D4)，所 述二極管(D4)的陽極連接所述高壓開關(guān)。
5、 如權(quán)利要求4所述的一種高密度電能發(fā)射裝置，其特征在于所述高壓電 容器(C13)兩端并聯(lián)連接分壓電阻(R4)和(R5)，所述電阻(R5)兩端并聯(lián)連 接濾波電容器(C14)，所述高壓電容器(C13)的電壓端通過電阻(R12)和發(fā)射 線圈連接所述三電極高壓開關(guān)的(Gl)端，所述分壓電阻(R4)和(R5)的接點(diǎn) 連接所述比較器的反相輸入端，所述比較器的輸出端與所述單片機(jī)的反饋輸入端 連接，所述比較器的輸出端連接串聯(lián)分壓電阻(R6)和(R7)，所述電阻(R6) 和(R7)的接點(diǎn)連接所述比較器的同相輸入端，所述電阻(R7)的一端接基準(zhǔn)電 壓Vp所述比較器的輸出端通過一穩(wěn)壓管(D3)接地。
6、 如權(quán)利要求l所述的一種高密度電能發(fā)射裝置，其特征在于所述第二整 流電路包括在所述第二脈沖變壓器副邊線圈通過二極管(D2)連接高壓電容器(C15)，所述高壓電容器(C15)的另一端與所述第二脈沖變壓器副邊線圈共同 接地，在所述二極管(D2)和高壓電容器(C15)的兩端并聯(lián)連接二極管(D5)， 所述二極管(D5)的陽極接地。
7、 如權(quán)利要求l所述的一種高密度電能發(fā)射裝置，其特征在于還包括一發(fā) 射線圈中的電流測量系統(tǒng)，其包括 一羅果夫斯基線圈， 一從所述羅果夫斯基線 圈中心穿過的傳輸被測電流的導(dǎo)體， 一測量電纜與所述羅果夫斯基線圈連接，所 述測量電纜通過R、 C積分電路連接一示波器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高密度電能發(fā)射裝置，其包括一單片機(jī)；第一、二驅(qū)動電路，其分別連接所述單片機(jī)的輸出端；第一、二脈沖變壓器，其分別連接所述第一、二驅(qū)動電路的輸出端；第一、二整流電路，其分別連接所述第一、二脈沖變壓器的輸出端；一三電極高壓開關(guān)，其一端連接所述第一整流電路的輸出端，另一端連接一球形觸發(fā)開關(guān)，再另一端連接一發(fā)射線圈；所述球形觸發(fā)開關(guān)的另一端連接所述第二整流電路的輸出端；一比較器，其一端連接所述第一整流電路的輸出端，另一端連接所述單片機(jī)。本實(shí)用新型減小了系統(tǒng)體積，提高了抗電磁干擾的能力，并可防止高壓電容器放電過程中產(chǎn)生的沖擊大電流而引起的強(qiáng)電磁沖擊使單片機(jī)程序跳飛，獲得良好的測量效果。
文檔編號H02J17/00GK201409018SQ20082023390
公開日2010年2月17日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者黨瑞榮, 偉 姜, 李漢興, 蔣世全, 陳紅新 申請人:中國海洋石油總公司;中海石油研究中心