[发明专利]非接触电磁转换供电装置及供电方法

说明书

本发明提供了一种非接触电磁转换供电装置及供电方法，所述供电装置包括驱动模块、LC谐振模块、波形检测模块和控制变换模块；所述驱动模块用于基于输入电源信号和PWM控制信号形成功率驱动信号并传输至所述LC谐振模块；所述LC谐振模块用于将所述功率驱动信号转换为谐振电能并通过非接触电磁转换将所述谐振电能传输至所述控制变换模块；所述波形检测模块用于检测所述谐振电能并基于预设标准信号得到所述PWM控制信号并传输至所述驱动模块；所述控制变换模块用于对所述谐振电能进行整形得到直流信号并基于电压基准对所述直流信号进行升压得到输出信号，本发明采用变频的方式最大限度实现谐振变换，提高效率，降低电磁噪声。

技术领域

本发明涉及非接触电磁转换供电技术领域，尤其涉及一种非接触电磁转换供电装置及供电方法。

背景技术

井下高温钻井作业中，前端的电机执行机构处于高速旋转状态下，同时由于井下的特殊高温环境，电机的供电以及信号不能简单的采用滑环或导线类实现。因此，在旋转导向产品中，通常采用旋转状态下的磁机构将电能在高温工作条件下进行传递。

采用非接触磁机构形式实现电磁转换的功能，这种磁耦合模式不足之处是漏感较大，对供电变换电路要求较高。当前多用LC谐振方式消除漏感带来的高频损耗，最大限度的提高传输效率，在变压器副边直接采用整流变换的方式供其他直流用电负载使用。但井下条件复杂，温度和结构对磁耦合性能产生多不确定性，导致LC固有的谐振频率发生频点变化，降低传输效率，并会产生较多的电磁干扰，变压器副边直接整流的方式会造成变压器开关脉冲电流较大，大漏感导致过大铁损，对井下设备高效工作产生影响。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种非接触电磁转换供电装置，采用变频的方式最大限度实现谐振变换，提高效率，降低电磁噪声。本发明的另一个目的在于提供一种非接触电磁转换供电方法。

为了达到以上目的，本发明一方面公开了一种非接触电磁转换供电装置，包括驱动模块、LC谐振模块、波形检测模块和控制变换模块；

所述驱动模块用于基于输入电源信号和PWM控制信号形成功率驱动信号并传输至所述LC谐振模块；

所述LC谐振模块用于将所述功率驱动信号转换为谐振电能并通过非接触电磁转换将所述谐振电能传输至所述控制变换模块；

所述波形检测模块用于检测所述谐振电能并基于预设标准信号得到所述PWM控制信号并传输至所述驱动模块；

所述控制变换模块用于对所述谐振电能进行整形得到直流信号并基于电压基准对所述直流信号进行升压得到输出信号。

优选的，所述波形检测模块包括波形检测单元和数字控制单元；

所述波形检测单元用于检测LC谐振模块输出的谐振电能的正弦电流，并将检测的电流传输至所述数字控制单元；

所述数字控制单元用于确定所述电流的相位，根据所述电流的相位以及预设标准信号输出PWM控制信号。

优选的，所述波形检测单元包括电流互感器、整形比较器和电平转换电路；

所述电流互感器用于采集检测LC谐振模块输出的谐振电能的正弦电流；

所述整形比较器用于将所述正弦电流波形整形为方波；

所述电平转换电路用于调整所述方波的电压后传输至所述数字控制单元。

优选的，所述驱动模块包括第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、第四开关元件、第一信号输出端和第二信号输出端；

所述第一开关元件和所述第二开关元件的第一端与直流电源正极连接，第二端分别与第一信号输出端和第二信号输出端连接；

所述第三开关元件和所述第四开关元件的第一端与直流电源负极连接，第二端分别与第一信号输出端和第二信号输出端连接；