(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221085731 1.4 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 合力 （天津） 能源科技股份有限公司 地址 300452 天津市滨 海新区临港经济区 渤海三十三路26号 (72)发明人 侯立东　宋淑萍　石庆伟　王海滨　 (74)专利代理 机构 天津市尚仪知识产权代理事 务所(普通 合伙) 12217 专利代理师 卓珉芳 (51)Int.Cl. H02P 3/02(2006.01) G01R 31/34(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种石油井下耐高温的驱动系统 (57)摘要 本发明公开了一种石油井下耐高温的驱动 系统， 包括金属壳体和半导体制冷片， 所述金属 壳体的底部设有金属散热座， 所述金属散热座上 固定有驱动电路板组件， 所述 驱动电路板组件与 金属散热座之间导热脂层， 且所述半导体制冷片 固定在金属散热座的外侧， 且所述半导体制冷片 的冷面与金属散热座的外侧壁相接触， 所述半导 体制冷片热面上设有用于对半导体制冷片进行 散热的散 热风扇； 驱动电路板组件与电源输入端 连接。 本发明当电机运行时， 主控单元通过半导 体制冷片控制电路打开半导体制冷片及散热风 扇， 进行降温散热， 从而保证在石油井下高温环 境下能够长时间工作。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115498924 A 2022.12.20 CN 115498924 A 1.一种石油井下耐高温的驱动系统， 其特征在于： 包括金属壳体 （1） 和半导体制冷片 （2） ， 所述金属壳体 （1） 的底部设有金属散热座 （3） ， 所述金属散热座 （3） 上固定有驱动电路 板组件 （4） ， 所述 驱动电路板组件 （4） 与金属散热座 （3） 之间导热脂层， 且 所述半导体制冷片 （2） 固定在金属散热座 （3） 的外侧， 且 所述半导体制冷片 （2） 的冷面与金属散热座 （3） 的外侧 壁相接触， 所述半导体制冷片 （2） 热面上设有用于对半导体制冷片 （2） 进 行散热的散热风扇 （5） ； 驱动电路板组件 （4） 与电源输入端 （6） 连接； 其中所述驱动电路板组件 （4） 包括DC/DC转换电路 （401） 、 LDO稳压电路 （402） 、 电源电压 采集电路 （403） 、 电机耗能电路 （404） 、 电机霍尔信号采集电路 （405） 、 电机转动控制信号电 路 （406） 、 电机电流传输电路 （407） 、 半导体制冷片控制电路 （408） 、 主控单元 （409） 、 三相桥 驱动电路 （410） 、 6路MOSFET桥电路 （41 1） 、 电机电流采样电路 （412） ； 所述DC/DC转换电路与电源输入端 （6） 连接， 且DC/DC转换电路 （401） 经LDO稳压电路 （402） 与电机霍尔信号采集电路 （405） 、 主控单元 （409） 连接， 并为电机霍尔信号采集电路 （405） 、 主控单 元 （409） 进行 供电； 所述主控单元 （409） 经三相桥驱动电路 （410） 与6路MOSFET桥电路 （411） 连接， 用于对6 路MOSFET桥电路 （411） 进行控制， 所述电机电流采样电路 （412） 与主控单元 （409） 连接， 且所 述电机电流采样电路 （412） 还与电机电流传输电路 （404） 连接； 所述主控单元 （409） 经半导体制冷片控制电路 （408） 与半导体制冷片 （2） 连接， 用于控 制半导体制冷片 （2） 工作； 所述的电机耗能电路 （404） 与电源输入端 （6） 连接， 用于对电机在急停情况下， 产生的 瞬时高压进行泄放； 所述的电源电压采集电路 （40 3） 用于对电源输入端 （6） 上的系统电压进行采集； 所述电机转动控制信号电路 （40 6） 、 电机电流传输电路 （407） 均 与逻辑控制终端连接 。 2.根据权利要求1所述的一种 石油井下耐高温的驱动系统， 其特征在于， 所述电机耗 能 电路 （404） 包括电压比较器U1； 电阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7、 发热电阻R8、 分压电阻R9； 电容 C1、 C2； 分流调节器D1、 二极管D2； 和MOSFET开关管Q1； 所述电阻R2的一端与电压比较器U1的1IN ‑引脚连接， 电阻R2的另一端与分流调节器D1 的阴极1引 脚、 电阻R1的一端的连接， 所述电阻R1的另一端与电池组的负极电连接， 所述分 流调节器D1的阳极3引脚接地， 分流调节器D1的基准电压2引脚与电阻R 1的一端； 所述电阻R4的一端同时与电阻R3 的一端、 电压比较器U1的1IN+引脚连接； 电阻R3 的另 一端同时与电压比较器U1的1OUT引 脚、 电阻R7的一端连接， 所述电阻R7的另一端与电压比 较器U1的2 IN+引脚连接； 所述电阻R4的另一端同时与电阻R5的一端、 电阻R6的一端连接， 所 述电阻R5的另一端与二极管D2的阴极、 电容C1的一端 连接， 电容C1的另一端、 电阻R6的另一 端和电压比较 器U1的GND引脚同时接地， 所述 二极管D2的阳极与电池组的正极电连接； 所述电容C2的一端与电压比较器U1的Vcc引脚连接； 所述发热电阻R8的一端则分别于 电压比较器U1 的2OUT引脚、 2IN引脚连接， 所述发热电阻R8的另一端与MOSFET开关管Q1 的G 极、 分压电阻R9的一端连接， 所述分压电阻R9R9的另一端接地， 所述MOSFET开关管Q1的S极 接地， 所述 述MOSFET开关管Q1的D极接入加载电压 。 3.根据权利要求2所述的一种 石油井下耐高温的驱动系统， 其特征在于， 所述电机耗 能 电路 （404） 的工作方式是， 通过电压比较器U1对电源输入端 （6） 中的电压进行采集， 并与电权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115498924 A 2压比较器U1设定的电压进行比较， 其中通过电压比较器U1上的分别于1IN +引脚连接的电路 对电源输入端 （6） 上的电压进行采集， 通过1IN ‑引脚对参考电压进行采集， 当电机停机时， 则电源输入端 （6） 产生反电动势， 当反电动势产生的电压值高于 设计的参考电压值时， 则控 制MOSFET的导 通， 将能量 通过发热电阻R8释放。 4.根据权利要求1所述的一种石油井下耐高温的驱动系统， 其特征在于， 其工作方法 是， 电源输入端 （6） 为系统提供电源， 则DC/DC转换电路 （401） 、 LDO稳压电路 （402） 进行电压 转换， 转换后的电压给主控单元及电机霍尔信号采集电路 （405） 供电， 主控单元 （409） 对各 个外设电路进行初始化配置后， 逻辑控制终端发出电机控制指令， 并通过电机转动控制信 号电路 （406） 传输给主控单元 （409） ， 则通过电机霍尔信号采集电路 （405） 对电机的角度扇 区进行采集， 在驱动电机转动过程中， 通过电机电流采样电路 （412） 及电源电压采集电路 （403） ， 实时检测电机电流及系统电压， 并将电机电流通过电机电流传输电路 （407） 输出给 逻辑控制终端， 当电机运行时， 主控单元 （409） 通过半导体制冷片控制电路 （408） 打开半导 体制冷片 （2） 及散热风扇 （5） ， 进行降温散热。 5.根据权利要求1所述的一种 石油井下耐高温的驱动系统， 其特征在于， 所述半导体制 冷片 （2） 的制冷面与金属散热座 （3） 之间设有导热硅胶 层。 6.根据权利要求1所述的一种石油井下耐高温的驱动系统， 其特征在于， 所述6路 MOSFET桥电路 （411） 由6颗N沟道的MOSFET组成， 分别连接电机的ABC三相， 桥电路的供电端 由一颗P沟道的MOSFET作为开关电路， 当桥电路或电机出现问题时， 主控单元控制P沟道 MOSFET断开。 7.根据权利要求1所述的一种 石油井下耐高温的驱动系统， 其特征在于， 所述半导体制 冷片控制电路包括 三极管T、 MOSFET开关管Q2， 电阻R 10、 R11、 R12和R13， 电容C 3； 所述电阻R10 的一端分别与电容C3的一端、 电阻R11的一端和三极管T的B极连接， 所述 电容C3的另 一端、 电阻R11的另 一端和三极管T的E极同时接地， 所述三极管T的C极与电阻 R12的一端、 电阻R13的一端连接， 所述电阻R12的另一端与MOSFET开关管Q的S极连接， 所述 电阻R13的另一端与MOSFET开关管Q的G极连接， 所述MOSFET开关管Q的D极与 半导体制冷片 （2） 以及散热风扇 （5） 连接 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115498924 A 3