随钻装备的有源前端整流器仿真与试验研究

作     者：李飞 常琛宇 张楠 吕方兴 Li Fei;Chang Chenyu;Zhang Nan;Lu Fangxing

作者机构：西安石油大学电子工程学院、西安市油气及新能源开发装备智能化重点实验室、中海油集团测井与定向钻井重点实验室定向钻井分室 

基　　金：国家自然科学基金企业创新发展联合基金重点项目“复合式旋转导向钻井工具的理论与方法研究”(U20B2029) 国家重点研发计划项目“海洋石油大直径指向式旋转导向系统研制”(2023YFC2810900) 陕西省重点研发计划一般项目“基于半实物仿真的旋转导向系统自动化导航方法和理论研究”(2024GX-YBXM-504) 陕西省技术创新引导专项“铁钻工扭矩测控及数据分析系统”(2024ZC-YYDP-22) 陕西省自然科学基金青年项目“非常规油气开发中游标增敏光纤应变传感机理及关键技术的研究与应用”(2023-JC-QN-0405) 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2025年第53卷第1期

页      码：46-54页

摘      要：为解决旋转导向系统中无源二极管整流器导致交流端电流谐波大、直流总线电压缺乏可控性,以及功率因数偏低的问题,提出应用于旋转导向系统的有源前端整流器方案。通过对旋转导向系统中发电整流模块的电压稳定性、电磁兼容性及功率管理的分析研究,构建了有源前端整流器仿真模型,并对其在空载到满载及动态载荷变化下的性能进行仿真;实现了有源前端整流器的系统设计,并在实验室内搭建了系统测试平台。测试结果表明:发电机端电流谐波得到有效抑制,电流波形呈现高保真正弦特性,电流总谐波失真系数THD小于5%;直流总线电压精准控制在400 V;稳态下,直流总线电压展现零静态误差特性,系统功率因数大于0.9,确保高效率运行,各项参数符合设计指标。该有源前端整流器解决了旋转导向供电系统中由于非线性元件影响系统稳定性和效率的问题,提升了发电利用率,使旋转导向系统运行更加高效。

主 题 词：有源前端整流器 旋转导向系统 仿真模型 功率因数 高效率运行 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 08[工学] 

D　O　I：10.12473/CPM.202401109

馆 藏 号：203156947...