基于STM32的大功率超聲電源的研究.pdf

1、油田近井處理所需要的大功率超聲電源具有容量大、頻率穩(wěn)定、輸出功率因數(shù)高、保護(hù)全面的特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于儲(chǔ)存石油的地層條件復(fù)雜，不同沉積環(huán)境下所形成的砂巖聲學(xué)參數(shù)變化大，所以不同地區(qū)、不同地層的套管井所構(gòu)成的聲學(xué)系統(tǒng)差異比較大。為了有效地將井內(nèi)激發(fā)的大功率超聲振動(dòng)能量通過套管井的井內(nèi)液體、套管和水泥環(huán)送入聲學(xué)參數(shù)不同的地層，套管井的聲學(xué)參數(shù)需要隨時(shí)測(cè)量，作業(yè)參數(shù)需要實(shí)時(shí)的調(diào)整。
　　 為滿足以上需求，木文選擇了數(shù)據(jù)處理功能比較

2、強(qiáng)的STM32單片機(jī)作為電源系統(tǒng)的主控芯片。基于其精確的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)PWM輸出，提供IGBT工作所需的波形；用其雙路A/D同時(shí)采集作業(yè)時(shí)的電流和電壓波形；用數(shù)字信號(hào)處理的方法快速處理電壓和電流波形的相位差及幅值比，以此為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)發(fā)射波形的頻率，使其與套管井條件下探頭的諧振頻率一致，實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤和有效激發(fā)；借助于理論模型進(jìn)一步處理電壓和電流波形，可得套管井條件下的聲阻抗，以便監(jiān)測(cè)作業(yè)過程中套管井的聲阻抗變化。
　　 本文首先給出了電

3、源系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，然后根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)依次介紹了各部分的硬件電路設(shè)計(jì)及軟件的實(shí)現(xiàn)方案。重點(diǎn)介紹了電源變壓器的設(shè)計(jì)，通過對(duì)磁芯進(jìn)行開氣隙，增大了磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到飽和時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，使變壓器能承受更大電流；通過并聯(lián)磁芯，增加了磁路的有效面積，滿足了大功率傳輸?shù)囊??；诖怕坊径?，?duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了數(shù)學(xué)計(jì)算。并用matlab對(duì)開氣隙后磁芯的磁滯回線進(jìn)行了仿真。在淪文的最后，給出了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。從結(jié)果可看出，IGBT的門極輸出波形比較穩(wěn)定；當(dāng)給電