[发明专利]一种高密度电能发射装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能发射装置，特别是关于一种非接触式电能传输中的高密度电能发射装置。

背景技术

目前在旋转导向钻井工具中，一种关键的技术是非旋转的导向套筒与旋转的钻杆之间的能量传递。井下测量与控制系统所需要的电能由涡轮发电机提供，电能的传输需要在旋转件和非旋转件之间传递。传统的方法是采用集流环，即炭刷-滑环结构，存在的主要问题是：对滑动接触面的清洁度要求高、通道扩展困难、需要经常维护更换滑环结构。而钻井过程中高温、高压、强机械冲击及泥浆的存在使得集流环的工作环境非常恶劣，使得可靠性方面的问题突出。

电磁耦合是非接触式电能传输的主要方法，其发展方向是大容量、高效率、低成本、小体积、大气隙、高稳定性，但在发展过程中也面临着很多挑战。非接触式电能传输技术的基础理论是功率变换技术，比较突出的问题是如何提高发射能量的密度，在电磁耦合方式中具体表现为如何提高发射电流和工作频率，并采用小体积、高电压、大电流的电子元器件，实现高效率的电能传输。目前，非接触式电能传输系统的研究多集中在变换技术的改进上，通过改变变换器的结构来达到提高效率的目的。对如何采用小体积、高电压、大电流器件来提高发射能量的密度，还没有太多的论述。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种体积小、高电压、大电流的非接触式电能传输中的高密度电能发射装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种高密度电能发射装置，其特征在于它包括：一单片机；第一、二驱动电路，其分别连接所述单片机的输出端；第一、二脉冲变压器，其分别连接所述第一、二驱动电路的输出端；第一、二整流电路，其分别连接所述第一、二脉冲变压器的输出端；一三电极高压开关，其一端连接所述第一整流电路的输出端，另一端连接一球形触发开关，再另一端连接一发射线圈；所述球形触发开关的另一端连接所述第二整流电路的输出端；一比较器，其一端连接所述第一整流电路的输出端，另一端连接所述单片机。

所述第一驱动电路包括：第一缓冲驱动芯片的输入端连接在所述单片机的脉冲输出端，所述第一缓冲驱动芯片的输出端连接第一光电隔离器件的阳极端，所述第一缓冲驱动芯片的输出端还通过电阻R1连接电源，所述第一光电隔离器件的阴极端接地，所述第一光电隔离器件的发射极连接第二缓冲驱动芯片的输入端，所述第一光电隔离器件的发射极还通过电阻R2接地，所述第一光电隔离器件的集电极连接+5V电源，所述第二缓冲驱动芯片的输出端通过电阻R3连接+9V电源，所述第二缓冲驱动芯片的输出端还连接第一高速脉冲开关的栅极，所述第一高速脉冲开关源极接地、漏极连接所述第一脉冲变压器的原边发射线圈，所述第一脉冲变压器的原边发射线圈连接+9V电源。

所述第二驱动电路包括：第三缓冲驱动芯片的输入端连接在所述单片机的放电控制端，所述第三缓冲驱动芯片的输出端连接第二光电隔离器件的阳极端，所述第三缓冲驱动芯片的输出端还通过电阻R9连接电源，所述第二光电隔离器件的阴极端接地，所述第二光电隔离器件的发射极连接第四缓冲驱动芯片的输入端，所述第二光电隔离器件的发射极还通过电阻R10接地，所述第二光电隔离器件的集电极连接+5V电源，所述第四缓冲驱动芯片的输出端通过电阻R11连接+9V电源，所述第四缓冲驱动芯片的输出端还连接第二高速脉冲开关的栅极，所述第二高速脉冲开关源极接地、漏极连接所述第二脉冲变压器的原边发射线圈，所述第二脉冲变压器的原边发射线圈连接+9V电源。

所述第一整流电路包括：在所述第一脉冲变压器副边线圈通过二极管D1连接高压电容器C13，所述高压电容器C13的另一端与所述第一脉冲变压器副边线圈共同接地，在所述二极管D1和高压电容器C13两端并联连接二极管D4，所述二极管D4的阳极连接所述高压开关。

所述第二整流电路包括：在所述第二脉冲变压器副边线圈通过二极管D2连接高压电容器C15，所述高压电容器C15的另一端与所述第二脉冲变压器副边线圈共同接地，在所述二极管D2和高压电容器C15的两端并联连接二极管D5，所述二极管D5的阳极接地。